Электротехнические средства инженерного вооружения (с основными сведениями по электротехнике) - Балуев В.

Автор: Балуев В.

Теги: электротехника военное дело учебное пособие

Год: 1941

Похожие

Электротехнические средства инженерных войск

Инженерные средства японской армии

Гидропривод и средства гидроавтоматики

Технические средства тылового обеспечения

Текст

В. БАЛУЕВ
Военинженер 1 ранга
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
ИНЖЕНЕРНОГО ВООРУЖЕНИЯ
(С ОСНОВНЫМИ СВЕДЕНИЯМИ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ)
ПОСОБИЕ
ДЛЯ ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ УЧИЛИЩ
КРАСНОЙ АРМИИ
Scan: Андрей Мятишкин (amyat.narod.ru)
Второе, исправленное и дополненное
иЯНанМГ
ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
НАРОДНОГО КОМИССАРИАТА ОБОРОНЫ СОЮЗА ССР
Москва — 1941
В. Балуев, военинженер 1 ранга.
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНЖЕНЕРНОГО ВООРУЖЕНИЯ
(с основными сведениями по электротехнике)
В книге изложены основы электротехники — электростатика, электродина-
мика, элементы и аккумуляторы, постоянный н переменный ток, основные
законы, электроизмерительные приборы н т. д.
Даны характеристики подвижных электростанций, описание первичных
двигателей и указания по постройке полевых сетей.
Особое место отведено применению электротехнических средств для военно-
инженерных работ.
Книга предназначается в качестве учебного пособия для курсантов военно-
инженерных училищ и начальствующего состава Красной Армии.
Редактор полковой комиссар ЛЕВАНТОТЗСК'Ий Д. И.
Г292 Подписано и печати 3.3.41. Объем 32*/2 + 5 ^кпеек Р/4 п. п., 35,3 уч.-авт. п.
В 1 п. л. 47.300 тип. знаков
Отпечатано в 1-й тип. Управления Военного изд-ва НКО
им. С. К. Тимошенко
Москва, уд. Скворцова-Степанова, д. 3 Зак. № 458
ОТ АВТОРА
Задача настоящей книги дать основные сведения по электротех-
нике и электротехническим средствам инженерного вооружения.
Книга написана в соответствии с программой по данной дисциплине
для военно-инженерных училищ Красной Армии.
Это же пособие может быть предназначено для курсов усовер-
шенствования и начальствующего состава Красной Армии. В част*
ности, в книге даны сведения по программе КУКС, которые
не затрагиваются программой военно-инженерных училищ.
Основные законы электротехники изложены в объеме, достаточ-
ном для понимания материальной части табельных электротехни.
ческих средств инженерного вооружения и правильного их примене-
ния в различных условиях боевой обстановки.

fflBBEBBaSBBEBBBSBHBBBBHBBBil]
ВВЕДЕНИЕ
Электрическая энергия в настоящее время широко применяется
во всех областях военного дела: в связи, инженерном деле, воз-
душном, морском и речном флотах, автобронетанковых частях и т. д.
Военная электротехника развивалась параллельно внедрению
электротехники в промышленность, транспорт, сельское хозяйство
и быт.
В старой русской армии электротехника впервые стала приме-
няться в 1816 г., когда при 2-м саперном батальоне была сформи-
рована учебная гальваническая рота.
Первый в мире опыт применения электрического тока для вос-
пламенения подводных мин был произведен в России Шиллингом,
который в 1822 г. взорвал вольтовым столбом свой подводный
фугас.
В 1884 г. было сформировано «Техническое гальваническое
заведение», получившее это наименование от мастерских, изготов-
лявших различные гальванические приборы для военного ведом-
ства.
Через десять лет (в 1894 г.) мастерские и «Техническое гальва-
ническое заведение» были реорганизованы в «Военную электротех-
ническую школу». Это было продиктовано быстрым развитием
электротехники и широким внедрением ее в военное дело. В этой
школе, кроме телеграфного и минного дела, уже изучались электри-
ческие станции и электрическое освещение.
В период русско-японской войны русские войска уже применяли
прожекторы. При обороне Порт-Артура появилась «электрическая
изгородь». Электротехнические средства, однако, большого распро-
странения в эту войну не получили.
В 1909 г. в русской армии ставится вопрос о снабжении сапер-
ных батальонов электроосветительными станциями. Лишь накануне
первой мировой империалистической войны появились установки
постоянного тока с агрегатом мощностью 2,4 квпг, при напряжении
110 в, для освещения минных галлерей.
Империалистическая война 1914—1918 гг. дала толчок дальней-
шему развитию инженерных электротехнических средств. Начало
широко внедряться электрическое освещение на театре военных
действий; электрифицировались самые разнообразные инженерные
работы; появились аккумуляторы для различных целей; потребители
5
снабжались энергией от подвижных электрических станций (рис. 1),
от высоковольтных линий районных и местных станций, через
обширную временную сеть передач (рис. 2) и подвижные трансфор-
маторные подстанции (рис. 3).
Электризация препятствий широко применялась почти всеми воевав-
шими тогда странами: Францией, Италией, Германией — на западно-
европейских фронтах; Австрией — в Галиции и Буковине; Россией —
ид юго-западном фронте и на рижском участке (в районе
Рис. 1. Переносная генераторная установка, мощностью 5,5 кет, постоянного
тока:
1— двигатель внутреннего сгорания; 2 — генератор постоянного тока; 3 — распредели-
тельное устройство; 4 — ручки для переноса агрегата; S — подставки
12-й армии). Австрийцы и немцы для электризации препятствий
пользовались преимущественно стационарными установками боль-
шой мощности. Русские, французы, итальянцы и немцы на се-
верном фронте пользовались подвижными — конными или автомо-
бильными— станциями относительно малой мощности. Например,
русская^ 12-я армия имела на рижском участке четыре автомобиль-
ные станции мощностью по 20 кет, питавшие сеть длиной до 50 км.
Немцы соорудили электризованные препятствия вдоль голландской
границы, чтобы препятствовать бегству пленных и переходу за
границу своих граждан.
Конструкции электризованных препятствий претерпели за время
войны большие изменения и достигли к концу ее значительного
совершенства. Переменный ток применяли для поражения живых
сил противника при напряжениях 1000—2 000 в. Успехи в области
электризации препятствий в империалистической войне вполне под-
твердили возможность использования электрической энергии в
качестве активного боевого средства. Электротехнические части,
6
например французской армии, во время войны часто и эффективно
использовались для электризации проволочных препятствий.
С 1915 г. германской армией прорабатывались вопросы элек-
тризации почвы. Однако положительных результатов опыты не
дали, так как препятствия
потребляли большое количе-
ство энергии (300—400 вт на
1 пог. м) и требовали частого
ремонта.
Электрификация работ
разного рода достигла в пе-
риод войны 1914 — 18 гг. зна-
чительного развития. Элек-
тродвигатели применялись
всюду, где это возможно: на
лесозаготовительных, стро-
ительных, земляных и минных
работах, на канатных дорогах
в горных местностях, для
кино (австрийская армия име-
ла 183 кинопередвижки к
концу 1917 г.), для типо-
Рис. 2. Временная высоковольтная сеть пере-
дач с использованием деревьев в качестве опор:
1 — изоляторы; 2 — крюк; 3— нарезка по дереву;
4 —дерево диаметром от 10 до 30 см
графских машин и для различных хозяйственных работ (насосы
в банях, прачечных, дезинфекционные аппараты, души, холодильники,
костедробилки, молотилки, резаки соломы и репы, прессы для сена,
молочные машины и пр.).
Рис. 3. Подвижная трансформаторная подстанция:
1 — фарфоровый или стеклянный изолятор; 2 — крыша, покрытая толем по уголковому
железу; з-—трехфазный двигатель; 4—каркас из уголкового железа; 5—плавкий предо-
хранитель; в— зажим для заземления, присоединяемый к переносной заземляющей
плите; 7 — ящик с рубильниками; 8 — оконное стекло; ₽ —двойные двери; 10 — трано*
форматор
Опыт показал, что для электрификации работ в дивизии исполь-
зовалось 200—300 л. с. электроэнергии (30 — 60 электродвигателей)
или даже 1000—1 200 л. с. (100—200 электродвигателей).
Во всех зарубежных армиях широкое распространение имели
электротехнические осветительные установки. На передовых пози-
7
днях освещались штабы, окопы, минные галлереи и убежища, а
в тыловых районах — места производства работ, крупные штабы,
места расквартирования частей, пункты раздачи пищи, госпитали,
управления и учреждения, мастерские, парки и склады.
В войну 1914—1918 гг. большое применение нашли электриче-
ские аккумуляторы для переносных прожекторных станций, теле-
графных и радиотелеграфных установок, аппаратов для подслушива-
ния, для минных работ, для целей сигнализации, для переносных
фонарей, идущих на снабжение командного состава. К этому же
времени относится появление так называемых магнитоэлектрических
фонарей (рис. 4), в которых источником электрической энергии
служила маленькая динамомашина, приводимая в движение паль-
з
Рис. 4. Магнитоэлектриче-
ский фонарь с ручным при-
водом (общий вид):
1 — корпус фонаря; 2 — руко-
ятка привода; з — линза
цами. Наконец, аккумуляторные установки
рассматривались как резерв на случай
порчи подводящих проводов для очень
ответственных участков, снабжающихся
нормально от распределительных сетей
электрических станций.
Значительное распространение имели
электрические отопительные установки и
приборы для приготовления пищи. В пред-
мостном укреплении Герц1 было смон-
тировано около 400 электронагревательных
аппаратов, каждый из которых мог нагреть
10 л3 до 17—18° С. В каждой ротной
кухне этого участка фронта были уста-
новлены три электрических котла, на 50 л каждый. При двукрат-
ной варке в этих котлах можно было приготовить 300 л .пищи.
Наконец, необходимо отметить применение электрической
энергии в санитарных учреждениях не только для освещения, но
и для лечебных целей (приборы для стерилизации, грелки, подушки,
резервуары для хранения теплой воды и т. д.).
Электрическая энергия подавалась для удовлетворения всех ука-
занных потребителей от подвижных электрических станций, или
. же использовались местные установки. В. Штраус 2 отмечает, что
в маневренный период войны 1914—1918 гг. и в начале позицион-
ного хорошо зарекомендовали себя войсковые подвижные электри-
ческие станции постоянного тока, мощностью от 2 до 8 кет, при
напряжении 65, НО и 220 в. Основная нагрузка станций — освеще-
ние, зарядка аккумуляторов и электродвигатели малой мощности.
Снабжение войск подобными станциями в течение войны постоян-
но увеличивалось. Однако недостатки мелких установок (относи-
тельно большое количество обслуживающего персонала и большой
расход топлива и материала) вынудили использовать в больших
размерах энергию местных электрических установок и высоковольт-
ных передач районных станций. Все исследователи отмечают широ-
кую электрификацию фронтов от местных станций через временные
линии передач и трансформаторные подстанции.
1 Поллак, Электротехника на войне, 1919.
2 В. Штраус, Электроснабжение германского фронта в мировую войну и
его значение для сражающихся войск, 1919.
8
При постройке этих сооружений применялись всевозможные
суррогаты (железо, бумажная изоляция и пр.). Простейшие монтаж-
ные схемы давали возможность исключить, например, применение
масляных выключателей. Довольно большое распространение имели
подвижные трансформаторные подстанции. Для высоковольтных
передач использовались главным образом установки с напряжением
в 5, 10, 15 и 45 кв.
В качестве примера комплексной электрификации можно указать
на работы 3-й германской армии. К концу войны эта армия зани-
мала фронт в 52 км, и в августе 1918 г. она имела:
Воздушных линий от 1 000 до 45 000 в . . . .
„ „ „ 500 „ 1 000 в ... .
115—220 до 380 в . . .
Подземных кабелей высокого напряжения . . .
„ низкого „ . . .
Местных сетей............................
Подвижных станций на повозках............
мощностью..............................
Трансформаторных подстанций..............
мощностью..............................
Вспомогательных электрических станций . . .
мощностью................................
Электродвигателей постоянного тока ......
мощностью..............................
Электродвигателей переменного тока ......
мощностью . ...........................
Ламп накаливания: для внутреннего освещения
„ подземного „
„ наружного
350 км
12 „
1 011 „
273 ”
4 комплекта
35 кет
240 комплектов
6 170 кет
214 комплектов
3 890 кет
401 шт.
2 460 л. с.
310 шт.
3 413 л. с.
77 740 шт.
528 „
1 521 „
Русская армия имела: небольшое количество подвижных станций
французской фирмы «Астер», прожекторные станции французского,
немецкого и американского производства, несколько французских
станций для электризации проволочных заграждений и переносные
аккумуляторные фонари в виде американских шахтных ламп Эдис-
сона. Имущества отечественного производства, необходимого для
электрификации армии, не было.
Организационные мероприятия в зарубежных армиях сводились
к созданию специальных электротехнических частей и подразделе-
ний инженерных войск (команды сапер-электротехников во Франции
и электротехнические роты в составе инженерных полков в Италии).
В Германии каждый саперный батальон имел прожекторный взвод,
в котором все саперы батальона обучались обращению с электро-
техническими средствами.
В Красной Армии вопрос о снабжении войск электрической
энергией возник в гражданскую войну в 1919 г.
Было решено наладить срочное производство подвижных диви-
зионных станций, которые и появились в 1920 г. Агрегаты этих
станций имели в качестве первичного двигателя бензиновый дви-
гатель мощностью 10 л. с.-, в качестве источника электрической
энергии был использован генератор постоянного тока завода «Ди-
намо», мощностью 8 кет при напряжении 220 в.
В 1921 г., после прекращения военных действий, по прямому
указанию В. И. Ленина было предложено использовать подвиж-
9
/ные электрические станции для сельского хозяйства. Результаты
работы подвижных агрегатов в армии и в сельском хозяйстве под-
твердили эффективность этих установок для различных целей.
Первая комплектная подвижная электрическая станция, состоя-
щая из агрегата, разборных питательных и распределительных сетей
Рис. 5. Подвижной электродвигатель на тележке в работе по при-
воду круглопильного станка:
1 — рама тележки; 2— электродвигатель; 3 — коробка перемены передач;
4 — карданный вал; б — распределительное устройство
и комплекта потребителей энергии, была разработана и смонтирована
автором в 1924 г. Станция перевозилась на трех повозках: генера-
торной, шестовой и ламповой. Для передачи электрической энергии
были предложены шестовые линии сильного тока и разборная
.внутренняя проводка для освещения. Эксплоатация станции пока-
зала хорошие тактические и технические результаты, и эта станция
является прототипом существующих теперь станций постоянного тока.
В дальнейшем были разрешены вопросы электрификации инже-
нерных работ, для чего было поставлено производство всевозмож-
ного электрифицированного инструмента (пилы, долбежники, свер-
лилки, рубанки и пр.), а также подвижных электрических станций
переменного тока.
Развитие средств инженерного вооружения за последние годы
идет у нас по пути механизации и электрификации всех трудовых
процессов. Энерговооруженность инженерных частей растет в сто-
рону обеспечения их подвижными электрическими станциями.
В настоящее время Красная Армия на базе общих достижений
социалистического строительства в СССР обеспечена необходимыми
электротехническими средствами.
Электрификация дает особый эффект, когда она производится
комплексно, т. е. электрифицируется большинство процессов дан-
ной отрасли инженерных работ. Для этого употребляютея, кроме
электрифицированного инструмента: 1) подвижные электродвигатели
10
(рис. 5); 2) электродвигатели, назначенные для данного аппарата
и составляющие с ним одно целое (рис. 6); 3) осветительные приборы
(рис. 7); 4) аппараты для сварки и резки металлов (рис. 8); 5) по-
движные электрические станции (рис. 9) и трансформаторные
подстанции (рис. 10).
Рис. 6. Копровая электролебедка:
1 — электродвигатель; 2 — намоточный барабан; 3 — редуктор;
4 — рычаг барабана
Рис. 7. Переносный осветительный прибор
11

Рас. 8. Сварочный агрегат с использованием автомобильного
двигателя
1 — четырехлопастный веники тор с кожухом; 2 — радиатор; 3 — пере-
даточная коробка; 4-—кардан Гука; 5— пенный огнетушитель №3;
€ — ящик для инструмента; ?•—карданный вал; 8— шкйвок привода
компрессора; 9— промежуточный подшипник; 10— кардан Спайсер;
11 — генератор; 12 —- подножка; 13— бак для воды; 14 — распредели-
тельный щиток; 15— реостат; 16 — воздухосборный баллон; 17 — воз-
душный компрессор; 18 — бак для горючего
Рис. 9. Общий вид подвижной автомобильной электростанции трехфазного
тока АЭС-3:
1 — агрегатный автомобиль, 2— вспомогательный автомобиль
Рас. 10. Включение трансформаторной подстанции в линию высокого напря-
жения
Ниже приводится перечень военно-инженерных работ, поддаю-
щихся электрификации.
Военно-инженерные работы, поддающиеся электрификации
Виды работ Характер работ Возможность электри- фикации
Укрепление оборо- нительных полос Строительные, лесозаготови- тельные, земляные, кузнеч- ные, вентиляционные, бетонные, плотничьи работы, освещение Электрифицируются почти полностью
Необоронительные работы Земляные, плотничьи, куз- нечные, слесарные работы, освещение Электрифицируются
Погрузочно-разгру- зочные работы Транспортеры, краны, осве- щение Электрифицируются
Дорожные работы Расчистка просек, заготовка материала для колейных и щи- товых дорог, корчевание пней, земляные работы, освещение Электрифицируются. Для остальных дорожных: работ рентабельнее авто- номный двигатель
Мостовые работы Лесозаготовка, производство стандартных деталей, копровые работы, плотничьи и кузнеч- ные работы, освещение Электрифицируются почти полностью
Устройство пере- прав Надувание лодок и поплав- ков, вязка плотов, паромов, понтонные работы, освещение в ночное время Электрифицировать нецелесообразно, кроме освещения
Противотанковые препятствия Рвы, эскарпы Частично электрифи- цируются (электрический экскаватор)
Завалы, надолбы Электрифицируются
Устройство заграж- дений Препятствия на кольях, за- валы, засеки, заболачивание Электрифицируются
Минные работы Земляные, плотничьи работы, транспорт грунта, вентиляция, освещение Электрифицируются почти полностью
Г идротехнические работы Бурение, подъем воды, от- качка воды, освещение Электрифицируются почти полностью
Подрывные работы Приготовление зарядов, под- вязывание их Не электрифицируются
Производство взрыва Электрифицируется
Маскировочные ра- боты Устройство макетов, окраши- вание, растительная маскировка, изготовление маскэлементов, светомаскировка Частично электрифи- цируются
jaSSSSSSSSSSEEEEEESESEBSEEE
ГЛАВА I
ЭЛЕКТРОСТАТИКА
Электростатика — наука, изучающая электрические явления
в состоянии равновесия.
1. Электризация тел
Еще в глубокой древности греки обратили внимание на удиви-
тельное явление: янтарь, потертый шерстью, мехом или сукном,
приобретает на время способность притягивать разные легкие пред-
меты: бумажки, пушинки, волоски и пр.
Рис. 11. Электризация эбонитовой палочки
трением о мех
В конце XVI века английский физик Джильберт установил, что
притягивать легкие предметы может не только янтарь, но и эбони-
товая палочка (рис. И), натертая шерстью или мехом, стеклянная
палочка, натертая шелком или амальгамированной кожей \ сургуч,
натертый сукном, и вообще свойство притягивать легкие предметы
в той или иной мере получают всякие два тела после трения друг
о друга. В книге, опубликованной после опытов, Джильберт пред-
ложил назвать вновь открытые силы «электрической силой»
(от слова «электрон» — янтарь, по-гречески), а тела, взаимодей-
ствующие под влиянием электрических сил, «наэлектризованными»
или «заряженными» электричеством.
1 Амальгама представляет собой состав из 2 весовых частей ртути, 1 части
олова и 1 части цинка.
16
Явления электризации часто можно наблюдать в обыденной
жизни; например, при расчесывании сухих чистых волос каучуковой
гребенкой слышен треск, а в темной комнате можно заметить и
появление слабых искр; волосы плохо ложатся друг qg. другу, а
гребенка приобретает свойства притягивать легкие предметы —
бумажки, пушинки и пр. Явления электризации могут быть при-
чиной серьезных производственных аварий; например, при трении
ремня о шкив электризация ремня может быть настолько сильной,
что образуются искры и может возникнуть пожар.
Проделаем следующий опыт — возьмем металли-
ческий шар, укрепленный на стеклянной подставке
(рис. 12), и поднесем к нему легкие бумажки, — они не
притянутся к шару. Но после прикосновения эбонито-
вой палочки, натертой шерстью, те
Рис. 12. Ме-
таллический
шар на стек-
лянной под-
ставке
же бумажки прилипают к шару; сле-
довательно, шар получил электри-
ческий заряд (наэлектризовался).
Обнаружить электрические заря-
ды на телах можно при помощи
электроскопа. На рис. 13 изобра-
жен наиболее употребительный из
них — электроскоп Кольбе. Этот при-
бор устроен следующим образом. В
горло склянки с металлическим дном
вставляется эбонитовая пробка со
вставкой из янтаря. Через отверстие
в янтаре проходит медный никели-
рованный стержень, оканчивающийся
наверху маленьким шариком. Нижняя
часть стерженька снабжена металли-
ческой пружинящей муфтой с припаян-
ными к ней двумя металлическими пе-
тельками, на которые подвешиваются
две полоски из красной бумаги.
Рис. 13. Электро-
скоп Кольбе
Если к шарику электроскопа прикоснуться заряженным телом,
то красные листочки бумаги разойдутся своими свободными кон-
цами, образуя некоторый угол. Получается это потому, что электри-
ческий заряд с наэлектризованного тела переходит на шарик
электроскопа, затем по металлическому стержню на бумажки, ко-
торые при электризации отталкиваются друг от друга.
Если затем еще раз потереть эбонитовую палочку о шерсть и
снова коснуться ею шарика электроскопа, то можно наблюдать
увеличение угла расхождения листочков электроскопа, — значит,
силы отталкивания листочков стали больше. Этот опыт позволяет
сделать заключение о величине заряда, или о количестве элек-
тричества1.
Это понятие очень важно для уяснения дальнейших явлений
в области электричества.
1 Строго говоря, электроскоп показывает не количество электричества, а
степень электрического сеетояния, подобно тому как термометр показывает не
количество тепла, а гтелеиа нагрегости. «еле.
2 Электротехнические средства 17
D
6)Притягивание разноименно
заряженных бумажных гильз
Рис. /4. Отталкивание и при-
тягивание наэлектризованных
гильз
2. Два рода электричества
Если мы возьмем электроскоп и коснемся его шарика эбонито-
вой палочкой, потертой о кожу, то заметим расхождение листоч-
ков электроскопа. Если затем к шарику электроскопа прикоснемся
стеклянной палочкой, натертой об амальгамированную кожу, то
заметим, что угол расхождения листочков уменьшится. Этот опыт
показывает, что заряды обеих палочек
сложились не арифметически, а алгебраи-
чески, т. е. как заряды разных знаков
(плюс и минус). Этот же опыт позволяет
говорить о двух родах электричества —
положительном и отрицатель-
ном, по аналогии со знаками алгебры. При
трении стекла об амальгамированную кожу
на стекле получается заряд положитель-
ного электричества. При трении эбонитовой
палочки о шерсть, сукно или мех на
эбоните получается отрицательный заряд.
Если мы хотим узнать, какого знака
электричество получилось на том или ином
теле при трении, можем проделать сле-
дующий опыт. Возьмем электроскоп и за-
рядим его от стеклянной палочки, натертой
амальгамированной кожей, а затем коснемся
шарика электроскопа неизвестным наэлек-
тризованным телом; если при этом листочки
электроскопа разойдутся, то заряд тела
того же знака, что и стеклянной палочки,
т. е. положительный, а если листочки спа-
дутся, то тело заряжено отрицательным
электричеством. Положительное электри-
чество обозначают знаком плюс (+), а
отрицательное электричество обозначают
знаком минус (—).
Заранее знать, каким электричеством
заряжаются те или иные тела при трении,
нельзя, так как здесь имеет значение
сочетание трущихся тел и состояние их
поверхности. Одно лишь можно утвер-
ждать на основании опытов: что при электризации тел трением
на трущихся предметах получаются одинаковые по величине и
разные по знаку количества электричества. Например, при натирании
эбонитовой палочки мехом или стеклянной палочки кожей электри-
зуется не только эбонит и стекло, но, как показывает электроскоп,
электризуются также мех и кожа, причем мех получает положи-
тельный заряд, а кожа — отрицательный. Если к электроскопу под-
нести одновременно эбонит и мех или стекло и кожу, то прибор
не обнаружит электризации, что будет означать, что оба трущихся
тела получили заряды одинаковой величины и при алгебраи-
ческом сложении их получился нуль, так как они разного знака.
18
й) Отталкивание одноименно
заряженных бумажных гильз
Явление, при котором два равных заряда, имеющих различные знаки
взаимно нейтрализуются при соединении, называется нейтра-
лизацией.
Прежде чем дать научное объяснение явлений электризации,
проделаем еще несколько опытов. Возьмем две бумажные гильзы
(рис. 14), висящие на шелковых нитях. Сообщим обоим цилиндри-
кам одноименные заряды, т. е. дотронемся до них наэлектризован-
ной стеклянной палочкой, — цилиндрики разойдутся. Если же ко-
снуться одного цилиндрика наэлектризованной стеклянной палочкой,
а другого наэлектризованной эбонитовой палочкой, то цилиндрики
притянутся и, коснувшись друг друга, возвратятся в исходное по-
ложение. Эти опыты позволяют сделать вывод, что тела, заряжен-
ные одноименными электрическими зарядами, взаимно отталкиваются,
а тела, заряженные разноименными электрическими зарядами, вза-
имно притягиваются.
Рис. 15. Проводник и
непроводник электричества
Возьмем два электроскопа (рис. 15) и проделаем с ними сле-
дующие опыты. Наэлектризуем один из них (листочки его разой-
дутся) — и, соединив шарики обоих электроскопов металлической
планкой или проволочкой, заметим, что быстро разойдутся и лис-
точки другого электроскопа. Следовательно, металлы обладают
способностью хорошо передавать по себе электрические заряды,
или, как говорят, «проводить электричество». Этим свой-
ством обладают и другие вещества, например растворы солей и
кислот, тело человека и животных, земля и пр. Подобные материалы
называются проводниками электричества.
Если в последнем опыте соединять шарики электроскопов стек-
лянной сухой пластинкой или эбонитовой палочкой, то передачи
заряда мы уже не заметим — листочки второго электроскопа расхо-
диться не будут; отсюда можно сделать вывод, что существуют
материалы, которые не проводят электричество. Подобные материалы
называют непроводниками электричества или изоляторами.
Из изоляторов наиболее известны: фарфор, эбонит, слюда, шелк,
сухое стекло.
Современное научное объяснение явлений электризации тел дает
электронная теория строения материи, выдвинутая в 1913 г. англий-
ским физиком Резерфорд и датским физиком Бор. По этой теории
все тела состоят не только из молекул и атомов, как считали
2* 19
долгое время, но из еще более мелких частиц, которые были на-
званы протонами и электронами. Протон несет заряд
положительного, а электрон — отрицательного электричества. Атомы
всех тел состоят из различных комбинаций протонов и электронов,
часть которых по определенным кривым движется вокруг положи-
тельно заряженного ядра. Простейшее устройство имеет атом водо-
рода, состоящий из одного протона и одного электрона (рис. 16).
В центре атома помещается протон, а вокруг него движется элек-
трон. При своем движении вокруг протона электрон удерживается
тем притяжением, которое имеется между разноименными зарядами.
Масса всякого электрона приблизительно в 2 000 раз меньше массы
атома водорода. Масса протона меньше массы атома водорода на
величину массы электрона. Электрические заряды протонов и элек-
----------„ тронов одинаковы. Атом водорода,
/' 'ч имея один заряд положительный и
е/ \ Электрон один отрицательный такой же вели-
чины, электрически нейтрален. Атомы
других веществ, более сложного строе-
/ ния, имеют положительно заряженное
\ / ядро, состоящее из протонов и части
----------''' электронов, вокруг которого вращается
Рис. 16. Схема строения атома часть свободных электронов. Число
водорода электронов и протонов в атоме любого
вещества одинаково, и следовательно,
зная, что заряды их также равны, можно сделать вывод об элек-
трической нейтральности атома любого вещества в обычных усло-
виях.
Непроводники электричества (изоляторы) не имеют
свободных электронов, могущих переходить из одного атома в
другой. В телах же, проводящих электричество (проводниках),
имеется большое количество свободных электронов, не связанных
С атомами.
При электризации трением наблюдается переход части свобод-
ных электронов с одного тела на другое. Тело получает отрица-
тельную электризацию, если в нем вызван численный перевес
электронов, и наоборот, положительную электризацию при превы-
шении числа протонов. При трении эбонитовой палочки о шерсть
часть электронов с последней переходит на эбонит, и так как он
является изолятором, то электроны остаются на нем. Шерсть,
потеряв часть электронов, оказывается наэлектризованной положи-
тельно, а эбонит отрицательно. При трении стекла о кожу стекло
отдает часть электронов коже и потому стекло электризуется по-
ложительно, а кожа — отрицательно. Следовательно, можно сделать
общий вывод: положительная электризация тела происходит вслед-
ствие ухода части электронов с данного тела, а отрицательная —
вследствие притока электронов извне, но ни в коем случае не
ухода протонов с электрически нейтрального тела.
Так же просто объясняется с точки зрения электронной теории
и равное количество положительного и отрицательного электри-
чества, возникающего при трении на обоих телах. Электрические
заряды электронов, попавшие на другое тело, увеличивают его
20
отрицательный заряд, освобождая в то же время от нейтрализации
такой же величины положительный заряд на том теле, где они были
раньше.
3. Закон Кулона
Французский физик Кулон в конце XVIII века на основании
многочисленных опытов установил, что взаимодействие двух на-
электризованных тел подчиняется определенному закону и зависит
от величины зарядов и расстояния между телами. Указанная за-
висимость и известна под именем закона Кулона.
Если в указанном выше опыте с наэлектризованными одно-
именным электричеством бумажными гильзами увеличивать вели-
чину заряда на одной или на другой гильзе, то силы отталкивания
увеличиваются соответственно во столько же раз, во сколько уве-
личилось количество электричества, т. е. сила взаимодействия уве-
личивается пропорционально величине зарядов этих гильз. Если
же в указанных опытах увеличивать расстояние, то оказывается,
что сила взаимодействия уменьшается не пропорционально рассто-
янию, а расстоянию в квадрате, т. е. если, например, увеличивать
расстояние в три раза, то сила взаимодействия уменьшится в девять
раз, и т. д.
Объединяя все вышеизложенное, получим следующую общую
формулировку закона Кулона: сила взаимодействия наэлек-
тризованных тел, находящихся в воздухе, прямо
пропорциональна произведению зарядов на них и
обратно пропорциональна квадрату расстояния
между ними.
Значит, если обозначить силу взаимодействия буквой /, вели-
чины зарядов через ех и е2, а расстояние между ними через I, то
(1)
Зная это соотношение, можно вывести понятие о единице коли-
чества электричества, если положить f и I равными соответственно
единице силы (дина) и длины (см), а еА = е2, которые также равны
единице. За единицу количества электричества можно принять
такое количество электричества, которое действует на равное себе
количество электричества на расстоянии в 1 см в воздухе с силой,
равной одной дине. Такая единица называется абсолютной
единицей количества электричества. Практическую еди-
ницу количества электричества назвали в честь Кулона кулоном,
так как абсолютная единица количества электричества оказалась
очень малой и неудобной для практики. Практическая единица
количества электричества — кулон — в 3 миллиарда раз больше
абсолютной единицы количества электричества.
4. Электрическое поле, потенциал и напряжение
Производя опыты с электроскопом, можно заметить, что ли-
сточки его расходятся несколько раньше, чем наэлектризованное
тело коснется шарика. Это же самое явление можно наблюдать,
21
поднося заряженную эбонитовую палочку к бумажной гильзе, ви-
сящей на шелковой нити: гильза начинает притягиваться к палочке.
Проделаем еще один опыт: возьмем металлический шар на изоля-
ционной подставке и зарядим его; приближая к этому шару
маленькие шарики, висящие на шел-
Рис. 17. Электрическое поле:
1 — шар, заряженный положитель-
ным электричеством; 2 — шар, заря-
женный отрицательным электриче-
ством; а — шарик, заряженный по-
ложительным электричеством
ковых нитях и заряженные одина-
ковым электричеством, заметим, что
последние будут отталкиваться от
шара. Причем чем ближе расположен
шарик к большому шару, тем он силь-
нее отталкивается, и наоборот. Если
поместить маленький заряженный
положительным электричеством ша-
рик на шелковой нитке между дву-
мя заряженными разноименным элек-
тричеством металлическими шарами
(рис. 17) на изоляционных подставках,
то можно наблюдать передвижение
шарика от одного шара к другому по
определенной кривой.
Опыт показывает, что действие
электрических сил проявляется не
только непосредственно возле заря-
женного тела, но и на большом рас-
стоянии от него. Пространство, в
котором обнаруживается действие электрических сил, называется
электрическим полем, а линии, по которым движутся заряды
под влиянием электрических сил, называются электрическими
силовыми линиями.
Рис. 18. Прибор для обнаружения электрического поля:
1и6 — стеклянные пластинки; 2 — станиолевая пластинка; 3— зажим;
i — медная проволока; 5—-электрод
Представление об электрическом поле, о распределении и на-
правлении электрических силовых линий может дать следующий
опыт (рис. 18). Возьмем две стеклянные пластинки, хорошо про-
мытые чистым спиртом, высушенные и электрически нейтральные.
Как видно на рис. 18, к концам длинной стеклянной пластинки (7)
прикреплены станиолевые пластинки (2) и зажимы (3) для присо-
единения проводников. Далее, к станиолевым пластинкам присоеди-
нены медные проволоки (4) с электродами (5). Электроды и простран-
ство между ними покрываются второй стеклянной пластинкой (6),
22
на которую насыпаются в небольшом количестве кристаллики
гидрохинона. Если теперь наэлектризовать зажимы разноименным
электричеством, то кристаллики гидрохинона расположатся в на-
правлении силовых линий поля (рис. 19, а). Расположение кристалли-
ков в направлении электрических силовых линий называется с п е к-
тром электрического поля. Если зарядить зажимы одно-
именным электричеством, то спектр электрического поля примет
вид, указанный на рис. 19, б.
Начало электрических силовых линий условно считается на
положительном электроде, а конец—на отрицательном.
Если внимательнее присмотреться к опытам с двумя одинако-
выми электроскопами (рис. 15), то можно заметить следующее:
когда мы соединим заряженный электроскоп с незаряженным, ли-
сточки последнего расходятся
на тот же угол, который
получился у листочков пер-
вого электроскопа. Следова-
тельно, при соединении ша-
риков обоих электроскопов
проводником происходит вы-
равнивающий процесс, благо-
даря которому степень элек-
тризации на обоих электро-
скопах будет одинакова. Од-
нако для того, чтобы разош-
Рис. 19. Спектры электрических полей
лись листочки незаряженного
электроскопа, надо затратить небольшое количество энергии. Эта энер-
гия пришла вместе с электрическим зарядом с первого электроскопа,
где она до этого была в скрытом потенциальном состоянии, поэтому
эту энергию и называют потенциальной энергией. Потен-
циальная электрическая энергия тела зависит исключительно от нахо-
дящихся на теле электрических зарядов. Количество потен-
циальной энергии, приходящейся на единицу коли-
чества электричества, характеризует степень элек-
трического состояния. Эта величина и называется электри-
ческим потенциалом или напряжением электричества.
Совершенно естественно, что электрический потенциал различных на-
электризованных тел может быть различен. Если взять опять два оди-
наковых электроскопа и зарядить их одноименным электричеством, но
не одинаково, а так, чтобы один электроскоп имел больший элек-
трический потенциал, а другой меньший, и снова соединить шарики
этих электроскопов проводником, то можно наблюдать выравниваю-
щий процесс электрического состояния их, причем у первого элек-
троскопа угол расхождения листочков уменьшится, а у второго
увеличится. Следовательно, электричество с тела с большим потен-
циалом перешло на тело с меньшим потенциалом.
Разность электрических потенциалов назы-
вается напряжением. В электростатике выравнивающий
процесс происходит мгновенно. Однако.надо теперь же оговориться,
что он может существовать и длительное время, если поддерживать
разность электрических состояний — напряжение.
23
Проделаем еще несколько опытов. Возьмем пустотелый метал-
лический шар (рис. 20), укрепленный на изоляционной подставке (2).
Сверху шара сделано
небольшое отверстие (7), внутрь которого
можно вставить пробный шарик (рис. 21).
Пробный шарик представляет собой метал-
лический полированный шарик, укреплен-
ный на изоляционной ручке; он служит
для снятия заряда с поверхности заря-
женного тела. Наэлектризуем пустотелый
металлический шар и будем касаться раз-
личных точек его пробным шариком, пере-
нося им заряд на электроскоп. При касании
пробным шариком различных точек на
наружной поверхности шара и затем шарика
электроскопа можно обнаружить распре-
деление электричества на всей наружной
поверхности шара. На внутренней же
поверхности шара электричества не обна-
руживаем.
Рис. 20. Полый шар на изоля-
ционной подставке:
j — отверстие шара; 2— изоля-
ционная подставка
-—чэ
Рис. 21. Шарик для проб
Размещение заряда
наблюдать также на
Рис. 22. Гибкая метал-
лическая сетка на изо-
лирующих стойках
на наружной поверхности проводника можно
гибкой металлической сетке, помещенной на
изолирующих стойках (рис. 22). Действитель-
но, при заряжении на сетке отклоняются
только те прикрепленные к ней легкие листки,
которые расположены в наружной части (на-
Рис. 23. Шар с двумя съемными полуша-
риями
ружном изгибе.) Меняя изгиб сетки, можно заставить подняться
те листочки, которые оказались на наружной поверхности сетки,
и опасть те, которые попали во внутреннюю часть.
24
Рис. 24. Металлическое тело непра-
вильной формы на изоляционной под-
ставке
Возьмем металлический шар на изоляционной подставке и на-
электризуем его, а затем покроем двумя полыми металлическими
полушариями с изолирующими ручками (рис. 23). Снимая полушария,
убеждаемся при помощи электроскопов, что они зарядились, а шар
потерял заряд.
Для окончательного доказательства распределения электричества
на наружной поверхности проводника английский ученый Фарадей
проделал следующий опыт. Была сделана большая деревянная
клетка, оклеенная снаружи станиолем (оловянная бумага), и уста-
новлена на изолирующих подставках. Фарадей сел в эту клетку
и взял в руки электроскоп. Клетку заряжали большим количеством
электричества, так, что от нее
снаружи отлетали большие искры,
а внутри клетки электроскоп не
обнаружил присутствия электри-
ческого заряда.
Распределение электричества
на поверхности проводника объ-
ясняется тем, что заряды одно-
именного электричества, отталки-
ваясь друг от друга, занимают са-
мое крайнее положение — наруж-
ную поверхность проводника, с
которой они стремятся удалиться.
Если электризовать металли-
ческий шар, то можно при помощи
пробного шарика и электроскопа
убедиться в равномерном распре-
делении электричества по всей его
поверхности. Если же опыты по
электризации производить с телами
неправильной формы (рис. 24), то
при помощи тех же приборов
можно наблюдать неравномерное
распределение электричества: большее количество электричества на
выпуклых и меньшее на плоских частях; особенно много скоп-
ляется электричества на острых частях, где наблюдается даже'
как бы «истекание» его в воздух. Это явление объясняется тем,
что на каждый квадратный сантиметр поверхности острия прихо-
дится такое большое количество электричества, что частицы воз-
духа, находящиеся около острия, наэлектризовываются и отталки-
ваются, как заряженные одноименным электричеством, унося при
этом заряды с острия. Заряженное тело при такой форме с тече-
нием времени теряет заряд.
Подобные формы распределения электричества на поверхности'
проводника имеют большое значение при конструировании различ-
ных электрических приборов и установок, как, например, металли-
ческого костюма для преодоления электризованных препятствий
противника и т. д.
Интересно отметить, что при опытах с электризацией тел раз-
личной формы листочки электроскопа расходятся на одинаковый*
25
угол при касании к различным точкам тела (рис. 24). Это показывает,
что электрический потенциал тела не зависит от распределения
электричества на поверхности тела и остается постоянным для
всех точек данного тела.
5. Электрическая емкость
заметить, что листочки
шаром (2), разошлись на
соединенного с большим
Рис. 25. Опыт для определения ём-
кости тел:
1 и 2— тиары, заряженные электриче-
ством; а и б— электроскопы
Проделаем следующий опыт: наэлектризуем два разных по
габаритным размерам шара (рис. 25) одинаковым количеством элек-
тричества и соединим их с одинаковыми электроскопами. Можно
электроскопа, соединенного с меньшим
больший угол, чем листочки электроскопа,
шаром (7). Следовательно, меньший шар
зарядился до более высокого по-
тенциала, чем шар больший. Одно
и то же количество электричества
заряжает тела разных габаритов
до различных электрических по-
тенциалов.
Для того чтобы больший шар
получил тот же потенциал, что
и шар меньший, надо ему сооб-
щить добавочное количество элек-
тричества. Отсюда и возникает
понятие об электрической
емкости как о способности тела
воспринимать то или иное коли-
чество электричества (заряд) при
определенном электрическом по-
тенциале. Электрическая емкость большего шара больше, чем
емкость меньшего шара. Принимая во внимание сказанное ранее
£> распределении электричества на проводнике, можно утверждать,
что электрическая емкость тела зависит лишь от его наружной по-
верхности, возрастая с увеличением размеров тела, и не зависит от
материала тела.
Электрическая емкость обозначается буквой С и практически
измеряется единицами, называемыми фарадами или микрофа-
радами (1 фарада = 1 000 000 микрофарад).
6. Конденсаторы
Возьмем два металлических тела на изоляционных подставках
(рис. 26). Одно из них, заряженное отрицательным электричеством,
при приближении ко второму телу распределяет (на втором теле)
электрические заряды разных знаков, как показано на рис. 26.
Особенно наглядно это можно определить, если взять прибор раз-
борной конструкции (рис. 27). При приближении заряженного тела
к такому прибору листочки обоих электроскопов расходятся. Разъ-
единяя кондуктор до удаления заряженного тела, обнаружим на-
личие зарядов разных знаков на обеих его частях. Если удалить
.заряженное тело, не разъединяя кондуктора, то листочки обоих
26
электроскопов опадут. При всех этих опытах заряженное тело не
теряет своего заряда. Следовательно, попадая в электрическое поле,
тело оказывается наэлектризованным противоположными зарядами.
Явление электризации посредством влияния называется электро-
статической индукцией.
Явление электростатической индукции объясняется тем, что при
приближении заряженного тела к незаряженному проводнику в по-
Рис. 26, Опыт по электростатической
индукции:
1 — тело, заряженное отрицательным
электричеством; 2 — тело, заряженное
положительным электричеством
Рис. 27. Разъединяющийся
кондуктор с электроскопами
для демонстрирования элек-
тростатической индукции
Рис. 28. Плоскопараллельный раз-
движной конденсатор:
следнем нарушается нейтрализация. Одноименные заряды отталки-
ваются к противоположной стороне проводника, а разноименные
притягиваются и собираются на ближайшей к заряженному телу
стороне. Если удалить заряженное тело, то электрическое равнове-
сие восстанавливается и тело становится снова нейтральным. Если
же каким-либо образом снять с проводника отталкиваемые заряды,
например, коснуться рукой, а за-
тем удалить заряженное тело, то
проводник становится заряжен-
ным, но электричеством проти-
воположного знака, чем был на
заряженном теле.
При поднесении заряженного
тела к легкому предмету в по-
следнем вследствие индукции на-
водятся два рода электричества:
разноименное — ближе к заряжен-
ному телу иодноименное — даль-
ше от тела, а следовательно, по
закону Кулона, притяжение ока-
жется сильнее отталкивания.
Возьмем для опытов прибор,
1 — металлические пластины; 2 — стой-
ка с изоляционной пластиной; 3 —
стержни с шариками
изображенный на рис. 28. Прибор имеет две металлические пластины
(7), расположенные на изолирующих стойках. Между ними может
быть помещена стойка с изоляционной пластиной (2) (стекло, эбонит
и др.). Стойки с одной из металлических пластин и с изоля-
ционной пластиной могут передвигаться вдоль оси прибора.
Металлические пластины снабжены стержнями с шариками (3) для
наблюдения за изменениями потенциалов диска.
27
Оставим на приборе один металлический диск и зарядим его;,
электроскоп покажет электрический потенциал диска. Теперь поста-
вим второй, незаряженный диск и приблизим его на некоторое рас-
стояние к первому диску. Можно заметить, что листочки электро-
скопа, соединенного с заряженным диском, несколько опустятся.
Значит, электрический потенциал диска уменьшился, хотя коли-
чество электричества на нем не изменилось. Чтобы поднять потен-
циал диска до прежней величины,
необходимо сообщить ему дополни-
тельное количество электричества,
т. е., следовательно, -электрическая
емкость заряженного диска в при-
сутствии другого, незаряженного дис-
ка увеличилась.
Объяснение этого явления со-
Рис. 29. Плоский конденсатор с
постоянной емкостью
,2 3
стоит в том, что вследствие элек-
тростатической индукции при приближении незаряженного диска
к заряженному в первом наводятся заряды противоположных зна-
ков, причем одноименные заряды отталкиваются к противоположной
стороне диска, а разноименные притягиваются и собираются на
ближайшей к заряженному диску стороне незаряженного до того
диска. Разноименный заряд, находящийся на втором диске, в свою
очередь притягивает и как бы связывает часть заряда, сообщенного
первому диску, так что на электроскоп действует уже не весь за-
ряд, и потенциал диска понижается.
Приближая второй диск к первому, мы замечаем дальнейший
спад листочков электроскопа, т. е. дальнейшее уменьшение потен-
циала заряженного диска, а следова-
тельно, увеличение его емкости; объяс-
няется это тем, что большая часть
заряда диска будет притягиваться наве-
денным на второй диск разноименным
зарядом. При отодвигании второго
диска листочки электроскопа вновь
расходятся, показывая увеличение по-
тенциала.
Эти опыты показывают, что элек-
трическая емкость заряженного тела
может быть увеличена путем приближе-
ния другого, незаряженного тела,
причем с уменьшением расстояния ем-
кость увеличивается.
Помещая между металлическими
дисками изолирующие материалы (рис. 28), можно еще более увели-
Рис. 301 Устройство плоского
конденсатора с постоянной
емкостью:
и 5—листочки станиоля; 2—пла-
стинка слюды
чить емкость диска.
Прибор, состоящий из двух проводников, разде-
ленных изолятором, называется конденсатором (от
латинского слова «конденсаре» — сгущать). Конденсаторы благо-
даря специальному устройству обладают большой емкостью при
небольших габаритных размерах. Пластинки, проводящие электри-
чество, называются обкладками конденсатора, а изоляцион-
28
зарядов оокладок конденсатора.
3
Рис. 31. Конденсатор переменной емкости:
1 — неподвижные алюминиевые пластины;
2 — подвижные алюминиевые пластины; 3 —
ручка
ная прослойка — диэлектриком конденсатора; это обычно
стекло, слюда, парафин или даже лист бумаги. Иногда одну из
обкладок конденсатора соединяют с землей, что ведет к значитель-
ному увеличению емкости конденсатора, так как при этом свободные
одноименные заряды в этой обкладке уходят в землю, не влияя на
заряды второй обкладки.
Необходимо отметить, что сближать обкладки конденсатора
можно лишь до определенного предела, так как иначе может про-
изойти пробивание воздушного слоя искрой при соединении поло-
жительного и отрицательного
Как показывают опыты,
•емкость конденсатора зави-
сит от величины поверхности
обкладок, от расстояния меж-
ду обкладками и свойств
диэлектрика.
Еще не так давно кон-
денсаторы представляли чи-
сто теоретический интерес;
в настоящее же время, в свя-
зи с развитием радиотехники,
эти приборы имеют громад-
ное распространение и изго-
товляются весьма разнообраз-
ных конструкций. Наиболее
употребительные из них:
плоский конденсатор
с постоянной емко-
стью (рис. 29) и конден-
сатор переменной ем-
кости (рис. 31). На рис. 30
изображен конденсатор, со-
бранный из станиолевых листков, проложенных слюдяными проклад-
ками. Подобные конденсаторы постоянной емкости называются также
слюдяными конденсаторами. В конденсаторах переменной емкости
(рис. 31), как показывает само название, емкость может изменяться за
счет увеличения или уменьшения поверхности обкладок конденсатора.
В конденсаторах переменной емкости одна из обкладок (7) делается
неподвижной, а вторая (2) подвижной. При помощи ручки (3) можно
отвести обкладки одну от другой или, наоборот, полностью
совместить их поверхности, — в этом случае емкость конденсатора
будет изменяться от минимальной до максимальной величины.
7. Разряд атмосферного электричества и молниеотводы
(громоотводы)
Разобранные нами выше основные законы электростатики нашли
свое практическое применение при изучении электрических явлений,
происходящих в атмосфере. Запуская во время грозы в облака
обыкновенный змей, американский ученый Франклин после намока-
ния веревки (на которой пускался змей) и присоединения ее к изо-
29
Рис. 32. Схема стержне-
вого молниеотвода
лированному металлическому шару извлекал из последнего большие
искры, сопровождавшиеся сильным треском. Воздух, окружающий
земной шар, и облака всегда несут на себе заряды электричества.
Если два облака, заряженные разноименным электричеством,
приблизятся на такое расстояние, что разность потенциалов на них
окажется достаточной, чтобы пробить слой воздуха между обла-
ками, то разноименные электрические заряды
соединяются в виде большой искры—молнии»
сопровождаемой треском — громом (грозовой
разряд). Хотя искра и треск происходят
одновременно, но мы видим сначала молнию,
а затем слышим гром; это объясняется тем,
что скорость распространения света (искры)—
300 000 км в секунду, а звука (гром) — 340 м
в секунду.
Грозовой разряд может произойти не
только между двумя облаками, но и между
облаками и находящимися на земле предме-
тами или сооружениями, особенно одиноко
стоящими или возвышающимися над другими
(фабричные трубы, деревья, склады и пр.).
Это явление объясняется электростатической
индукцией: заряженное облако, проходя низко
над земной поверхностью, индуктирует в
наземных сооружениях электричество про-
тивоположных знаков, причем разноименные
заряды собираются на ближайших к облаку
поверхностях. При достаточно близких для
данной разности потенциалов расстояниях
происходит грозовой разряд, сопровождаю-
щийся иногда большими повреждениями на-
земных предметов (разрушения, пожары,
несчастные случаи с людьми).
Для предохранения зданий, судов, элек-
трических установок и пр. от разрушительного
действия молнии применяются особые приспо-
собления, называемые молниеотводами
(гр ом о от в о д а ми) (рис. 32). Следует
сразу же заметить, что название «громоотвод»
условное, ибо он не отводит грома, так как гром, как указано выше,—
треск, сопровождающий грозовой разряд и получающийся вслед-
ствие колебания воздуха благодаря быстрому расширению его от
нагревания искрой, а затем охлаждению. Действие молниеотвода
основано на свойстве металлических остроконечий извлекать электри-
чество из наэлектризованных предметов, в сторону которых эти
остроконечия направлены.
Молниеотвод для защиты зданий состоит из следующих основных
частей: приемник, токоотводный провод, идущий вдоль здания, и
заземление. Приемник состоит из металлического шеста, обычно
с медным острием, устанавливаемого в наиболее уязвимых для грозо-
вого удара частях зданий. Назначение приемника состоит в том,
30
чтобы направить разряд по токоотводу, а не по зданию. Токо-
отводные провода, проложенные вдоль здания, соединяют приемник
с заземляющими проводниками, а также со всеми металлическими
частями здания (железная крыша, железные лестницы, газо-, водо-
и теплопроводы) для предупреждения перескакивания искр на эти
металлические массы. Заземляющие провода предназначаются для
передачи электрического заряда облака в землю. Заземляющий
провод присоединяется в земле ниже уровня грунтовых вод к мед-
ной пластинке. Хорошими заземлениями служат также подземные
трубы, газо- и водопроводы. Заземление является наиболее ответ-
ственной частью молниеотвода: в случае неисправности заземления
«громоотвод» может принести вместо пользы вред, так как плохой
«громоотвод» явится «громоприводом» и в случае неправильного
заземления грозовой заряд, «притянутый» приемником «громоотво-
да», ударит в здание, находя для себя путь наименьшего сопро-
тивления.
Простейшая конструкция молниеотвода изображена на рис. 32.
Иногда молниеотводы делаются в виде железной сетки, покрываю-
щей здание. Обычно молниеотводы этого типа устанавливаются на
зданиях для хранения взрывчатых веществ, требующих особо на-
дежной защиты от молнии. При устройстве и эксплоатации молние-
отводов следует обратить внимание на следующее: 1) все части,
молниеотвода должны быть хорошо соединены механически и элек-
трически; 2) должно быть обеспечено надежное заземление; 3) молние-
отвод должен быть механически защищен от поломки.
®®®®®®®®®®®®®®®®®®®Е®®®®®®
ГЛАВА II
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
8. Электрический ток и его проявления
В главе I говорилось о том, что существует два вида электри-
чества: положительное и отрицательное. Нормально все
частицы любого вещества содержат одинаковые величины положи-
Рис. 33. Схема строения атома кисло-
рода
тельных и отрицательных элек-
трических зарядов, которые урав-
новешивают друг друга.
Современные понятия об элек-
трических явлениях основываются
на электронной теории строения
материи. Все существующие в при-
роде тела состоят из молекул,
которые в свою очередь состоят
из атомов. Атом (рис. 33) состоит
из протонов и электронов. Провод-
ники электричества всегда обла-
дают некоторым количеством сво-
бодных электронов. Непроводни-
ки— изоляторы — не имеют сво-
бодных электронов. Свободные
электроны участвуют в хаоти-
ческом тепловом движении атомов,
не проявляя этого движения никакими внешними явлениями. Однако
можно заставить все свободные электроны двигаться в определенном
направлении. Такое единообразное упорядоченное движение элек-
тронов вдоль проводников и называется электрическим током.
Сила, которая сообщает электронам движение в определенном
направлении, называется электродвижущей силой (э.д.с.).
Упорядоченное движение электронов вдоль проводников может
возникнуть в результате работы особых электрических машин,
которые называются электрическими генераторами.
Необходимо отметить, что источники э. д. с. не являются источ-
никами электричества а служат исключительно для того, чтобы
привести в движение электроны, уже имеющиеся в проводниках.
32
Одни из электрических генераторов создают э. д. с., преобра-
зуя механическую энергию в электрическую (электрические машины),
другие — за счет химической энергии (элементы и аккумуляторы)1
и, наконец, третьи — термическим путем (термопары). Если спаять
две пластинки из различных металлов, например железа и меди,
и свободные концы их присоединить к чувствительному электриче-
скому измерительному прибору, то при нагревании спая пластинок
Рис. 34. Простейшая электрическая цепь:
I — электрический генератор; 2— лампа накалива-
ния; 3— провода
Рис. 35. Электрическая
цепь с рубильником:
I — генератор; 2—приемник
(лампа); 3 — рубильник;
4 — провода
прибор отметит наличие электрического тока, идущего от меди
к железу. Электрический ток получается здесь при помощи тепло-
вой энергии.
Вся система (рис. 34), состоящая из электрического генератора (7),
приемника электрической энергии (например электрическая лампа) (2)
и проводов (3), через которые проходит электрический ток, назы-
вается электрической цепью. Электрическая цепь назы-
вается замкнутой, когда она не имеет перерыва, и разом-
кнутой, если имеется какой-либо разрыв, например в проводах.
Рис. 36. Выключатель:
I — поворачивающаяся ручка; 2 — контакты
Чтобы иметь возможность управлять приемниками электрической
энергии, необходимо размыкать и замыкать электрическую цепь,
для чего употребляются так называемые выключатели или
рубильники (рис. 35).
Выключателем (рис. 36) называется прибор, служащий для вклю-
чения или выключения электрического тока с помощью поворачи-
вающейся ручки (7). Если выключатель имеет добавочные кон-
такты, дающие возможность выключить и включить электрический 1 * 3
1 Устройство и принцип работы различных электрических генераторов будут
рассмотрены ниже, в главах III, XI и XII.
3 Электротехнические средства
33
ток по нескольким направлениям, он называется переключате-
лем (рис. 37).
Устройство рубильника изображено на рис. 38. На изоляцион-
ном основании (7) укреплены два зажима (2), которые могут сое-
Рис. 37. Переключатель
Рис. 38. Рубильник:
J—изоляционная подставка; з—за-
жимы; 3— контактный ноэк; 4 —
диняться между собой при помощи контактного ножа (3) рубиль-
ника. Замыкание и размыкание цепи происходят в то время, когда
при помощи рукоятки?(4) контактный нож соединяет или разъеди-
няет зажимы (2). Устройство рубиль-
ника, размыкающего сразу два провод-
ника электрической цепи, изображено
на рис. 39. Эти рубильники находят
наибольшее применение на подвижных
станциях постоянного тока.
Известны следующие действия элек-
трического тока: тепловое, маг-
нитное и химическое.
Тепловое действие электрического
тока заключается в том, что ток, про-
рукоятка
ходя по проводникам, нагревает их.
Это действие электрического тока
используется практически при применении электрических нагре-
вательных приборов, электрических ламп, электросварки и пр.
Рис. 39. Двухполюс-
ный рубильник
Рис. 40. Магнитное действие электрического
тока
Магнитное действие электрического тока проявляется в соз-
дании в пространстве, окружающем проводник с током, магнитных
сил. Магнитная стрелка, расположенная вблизи проводника с током,
34
стремится стать перпендикулярно к направлению тока в проводнике
(рис. 40). Магнитное действие электрического тока используется
в электрических машинах: генераторах, электродвигателях и пр.
Химическое действие электрического тока заключается в том,
что, пропуская его через электролиты (растворы кислот, солей
и оснований), можно химически разложить их на составные части,
например, можно выделить медь из раствора медного купороса.
Практически химическое действие электрического тока исполь-
зуется при покрытии металлических вещей, легко поддающихся
окислению, металлами, трудно окисляющимися, например слоем
никеля, серебра и т. д. (гальваностегия), для электрического рафи-
нирования (очистки) металлов и в гальванопластике.
9. Постоянный и переменный электрический ток
Электрический ток характеризуется направлением и величиной,
или, как говорят, силой тока.
Во время работы генератора электроны перемещаются вдоль
проводников, составляющих цепь, в каком-либо
правлении. Следовательно, за направление элек-
трического тока следовало бы принять направление
движения отрицательного электричества. Однако
принято, что «ток есть движение услов-
ного положительного электрического
заряда от плюсового зажима источни-
ка энергии к его минусовому зажиму»
(рис. 41). Величина тока, текущего в проводнике,
определяется количеством электричества (электро-
нов), протекающим через поперечное сечение
проводника за единицу времени. Следовательно,
количество электричества, протекающего через
поперечное сечение проводника в единицу време-
ни, называется силой тока.
Если обе характеристики электрического тока постоянны и с тече-
нием времени не меняются, то электрический ток называется п о-
с т о я н н ы м. Всякий изменяющийся ток называется переменным
током. Следовательно, электрический ток, который изменяет с
течением времени свою величину или направление, является током
переменным. Практически, как увидим дальше, переменный ток
получил наибольшее распространение в виде однофазных и трех-
фазных систем.
Постоянный электрический ток может проходить только в зам-
кнутой цепи. Если за время t через некоторое поперечное сечение
в каком-либо проводнике равномерно прошло количество электри-
чества Q, то, в соответствии с определением силы постоянного
тока I, последняя будет равна:
определенном на-
Рис. 41. Направле-
ние электрическо-
го тока:
1 — элемент; 2—при-
емник электроэнер-
гии; 3 — провода
Всякий источник постоянного тока (например генератор) имеет
два зажима для включения его в цепь электрического тока. Эти
3*
35
зажимы называются полюсами, а иногда борнами, клеммами. Один
из полюсов, обозначаемый знаком плюс (+), называется положи-
тельным, а другой — со знаком минус (—) — отрицательным.
10. Напряжение
Как уже отмечалось выше, причиной возникновения электриче-
ского тока является действие электродвижущей силы, получаемой
в электрических генераторах. Вследствие смещения электронов на
отрицательном зажиме генератора постоянного тока получается
избыток электронов, а на положительном зажиме недостаток
их. В этом случае говорят, что зажимы имеют разные по-
тенциалы или разные электрические
Рис. 42. Аналогия
электрических явле-
ний с процессами
в гидравлике:
I и 2 —сосуды, на-
полненные водой;
3 — насос
уровни.
Разность потенциалов на зажимах генератора,
создаваемая и поддерживаемая его э. д. с., назы-
вается напряжением. При разомкнутой цепи
напряжение на зажимах генератора численно равно
его э. д. с.
Действие напряжения можно сравнить с дей-
ствием воды в двух сосудах, соединенных друг
с другом трубкой и поставленных на разных
уровнях (рис. 42). Вода из первого сосуда под
действием напора (напряжения) будет течь во
второй сосуд. Действие э. д. с. в источнике элек-
трической энергии можно уподобить работе
насоса (3), подающего воду из второго сосуда
в первый сосуд. При работе насоса поддерживается
непрерывно разность уровней воды, точно так же
при работе электрического генератора поддерживается разность
электрических уровней или потенциалов (напряжения) на зажимах.
Если соединить зажимы источника электрической энергии про-
водником, то электроны получат возможность перемещаться от
отрицательного к положительному зажиму, где был их недостаток,
и таким образом по замкнутой цепи пойдет электрический ток.
11. Сопротивление и проводимость
При прохождении электрического тока по проводнику послед-
ний оказывает ему противодействие, которое объясняется тем, что
в своем движении электроны, проходя между атомами, преодоле-
вают некоторое сопротивление, получающееся вследствие столкно-
вения электронов с атомами и молекулами.
Противодействие (препятствие), которое проводник оказывает
при прохождении электрического тока, называется электриче-
ским сопротивлением проводника. Сопротивление зави-
сит от материала проводника, его размеров и температуры. Рас-
сматривая замкнутую электрическую цепь, мы можем говорить:
1)о внешнем сопротивлении (сопротивлении проводников,
соединяющих зажимы электрического генератора с приемником,
включая и сопротивление последнего) и 2) о внутреннем со-
противлении электрического генератора.
36
Если обозначить внешнее сопротивление буквой Л1; а внутрен-
нее Ro, то полное сопротивление Л замкнутой электрической цепи
будет
/? = 7?1 + Л0. (3)
Электрической проводимостью называется величина,
обратная сопротивлению, т. е. если сопротивление проводника будет R,
то проводимость будетПроводник с большим сопротивлением
имеет малую проводимость, и наоборот. Понятие проводимости
вводится потому, что электрические свойства материала могут быть
оценены не только со стороны сопротивления, оказываемого им
электрическому току, но и со стороны его способности проводить
электрический ток.
Скорость распространения электрического тока нельзя смеши-
вать со скоростью поступательного движения электронов при элек-
трическом токе. Если скорость поступательного движения электро-
нов всего несколько миллиметров в секунду, то скорость распро-
странения электрического тока по проводникам равна скорости
прохождения света (300000 км в секунду).
12. Практические единицы электрических величин
Сила тока, текущего в замкнутой цепи, опреде-
ляется количеством электричества, протекающего
через поперечное сечение проводника за единицу
времени. Силу тока измеряют в амперах. Сокращенным обо-
значением единицы силы тока служит начальная буква слова
«ампер» — А или в русской литературе — а.
Наиболее точно измерение силы тока может быть произведено
на основании химического действия тока.
За международную единицу силы тока — ампер — принята
сила постоянного тока, который, протекая через
водный раствор азотнокислого серебра, отлагает
1,118 мг с ер е б р а в 1 секунду.
Когда имеют дело с малой силой тока, например в установках
связи (слабые токи), то употребляют единицу в 1 000 раз меньше
ампера — миллиампер (ма), а для еще более слабых токов —
микроампер (мка), т. е. тысячная доля миллиампера.
Определение величины силы тока обычно практически произ-
водится при помощи специальных приборов — амперметров
(рис. 43), дающих непосредственный отсчет, по шкале. Устройство
таких приборов основано на использовании теплового, магнитного
и химического действия электрического тока. Принципы работы
амперметров разных систем и их конструктивные особенности опи-
саны в главе IX.
Для измерения силы тока необходимо, чтобы через амперметр
проходил весь измеряемый ток, поэтому он включается последова-
тельно с тем сопротивлением, в котором необходимо измерить силу
тока (рис. 44). Для того чтобы при включении-амперметра сопро-
тивление электрической цепи увеличивалось лишь незначительно,
37
внутреннее сопротивление прибора делается очень малым. Это вы-
годно и с точки зрения уменьшения потребления энергии в самом
амперметре.
За единицу количества электричества принят
кулон. Кулон есть количество электричества, про-
текающее через сечение
проводника в течение
одной секунды при силе
тока в один ампер. Следо-
вательно, если сила тока I, а вре-
мя t, то число кулонов Q будет
равно
Q = /-A (4)
Единицу количества электри-
чества называют также ампер-
секунда. Практически приме-
няется более крупная единица,
называемая ампер-час и равная
3 600 ампер-секунд, или кулонов.
Ампер-час (а-ч) есть коли-
чество электричества, про-
текающее через сечение
проводника в течение од-
Рис. 43. Амперметр ного часа при силе тока
в один ампер.
Единицей сопротивления принят ом (обозначается
греческой буквой омега — £1 или русскими ом). Эта единица названа
в честь немецкого ученого Ома, открывшего один из основных
законов электрического тока. Сопротивлением в 1 ом обладает
ртутный столб длиной 106,3 см, имеющий по всей длине одинако-
Рис. 44. Схема включения амперметра
вое сечение в 1 л/л/2 при 0°С, при прохождении постоянного элект-
рического тока.
Единица сопротивления в миллион раз большая, чем ом, носит
название мегом и обозначается ЛЕ.1 или мгом.
За единицу проводимости принята проводимость,
которой обладает один ом; ее называют мо или сименс.
Проводимость обозначается символом g.
38
За единицу электродвижущей силы и электри-
ческого напряжения принят вольт. Эта единица названа
в честь итальянского ученого Вольта. Под одним вольтом пони-
мают такую э. д. с., которая вызывает в замкнутой цепи
с полным сопротивлен
Рис. 45. Вольтметр
ием в один ом электриче-
ский ток силой в один ам-
пер. Сокращенное обозначение еди-
ницы напряжения или э. д. с. — в
или V. Единица напряжения в 1 000
раз большая вольта носит название
киловольт (кв, или kV), а единица
напряжения в тысячу раз меньшая
называется милливольт (мв, или
mV). Напряжение измеряется при
помощи специальных приборов, назы-
ваемых вольтметрами (рис. 45).
Вольтметр включается параллель-
Рис. 46. Схема включения вольтметра
и амперметра
но данному участку, где измеряется напряжение или э. д. с.
(рис. 46). По внешнему виду вольтметры не отличаются от ампер-
метров, и для отличия от амперметра на шкале прибора написан
знак V или слово «вольт».
13. Закон Ома
Возьмем батарею элементов, составленную из трех последова-
тельно соединенных элементов, лампочку от карманного фонаря,
рубильник, амперметр, вольтметр и составим электрическую цепь,
изображенную на рис. 47, I. Заметим показания приборов. Затем, не
изменяя ничего, кроме того, что последовательно с лампочкой вклю-
чим вторую такую же (рис. 47,11), т. е. тем самым увеличим сопро-
тивление цепи, снова заметим показания приборов. Сила тока умень-
шится — лампочки будут гореть тускло. Далее, включим одну лам-
почку на зажимы одного элемента (рис. 47,111). Вместе с уменьше-
нием напряжения по вольтметру заметим и уменьшение силы тока
по амперметру. Лампочка горит опять тускло- Следовательно, при
изменении сопротивления, напряжения или э. д. с. в замкнутой
цепи изменяется сила тока.
«Сила тока в замкнутой электрической цепи
прямо пропорциональна электродвижущей силе
электрического генератора и обратно пропорцио-
нальна сопротивлению всей цепи». Это закон Ома.
39
Следовательно, если обозначить силу тока через I, сопротивле-
ние всей цепи через R и э. д. с. через Е, то можно написать:
или
(5)
(6)
где Rr — сопротивление внешней цепи, a Ro — внутреннее сопротив-
ление генератора.
Закон Ома — один из важнейших законов электротехники — свя-
зывает основные величины электрической цепи: э. д. с., силу тока
и сопротивление, позволяя находить при наличии двух измеренных
приборами величин третью, неизвестную.
Рис. 47. Схема опытов для иллюстрации закона Ома:
1 — элементы; 2—дампы; 3 — рубильники; 4 — амперметры; 5 — вольтметры
Из основного соотношения закона Ома можно сделать два
вывода:
E = IR (7)
и
р
R = ±, (8)
т. е.: 1) величина э. д. с. численно равна произведению значения силы
тока на величину сопротивления и 2) значение сопротивления чис-
ленно равно частному от деления величины э. д. с. на значение
силы тока.
Однако необходимо отметить, что физический смысл имеет основ-
ное соотношение закона Ома, а выводы имеют математический
смысл, т. е. лишь сила тока / зависит от изменения э. д. с. Е
и сопротивления R, а э. д. с. и сопротивление не зависят от изме-
нения силы тока, точно так же, как и э. д. с. не зависит от изме-
нения внешнего сопротивления и сопротивление не зависит от изме-
нения э. д. с. источника энергии.
Закон Ома применим не только для замкнутой электрической
цепи, но и для любого участка ее. Если рассмотреть только внеш-
нюю часть цепи, т. е. напряжение на зажимах U, внешнее сопро-
тивление R: и силу тока в цепи /, то можно сказать, что сила
40
тока пропорциональна напряжению
порциональна сопротивлению.
Следовательно:
и обратно про-
U
К
(9>
Зная закон Ома, можно всегда определить одну из трех вели-
чин, если известны две из них.
Например, при определенных значениях силы тока и сопротив-
ления напряжение определяется по формуле;
U=IRlt
(10>
что вытекает из соотношения закона Ома. Значит, величина на-
пряжения численно равна произведению значения
силы тока на величину сопротивления.
Аналогично при известных значениях напряжения и силы тока
сопротивление определится по формуле:
(И>
Величина сопротивления численно равна частному от деления
величины напряжения на величину силы тока. Это соотношение не
значит, что сопротивление зависит от напряжения или силы тока.
Пример 1. Электрическая лампа накаливания включена под напряжение
120 в. Сила тока, потребляемая лампой, — 0,5 а. Определить сопротивление-
лампы.
Дано: U — 120 в; I =. 0,5 а.
Решение. Согласно закону Ома (формула И):
120
/?] = — 240 ом.
1),5
Пример 2. Какой силы ток идет по проволокам электрической печки, есл»
сопротивление проволоки 20 ом и она включена под напряжение 120 в.
Дано: U = 120 в; 7?]ч= 20 ом.
Решение. Согласно закону Ома (формула 9):
£7 120 „
1 ~ 7?х ~ 20 6 а'
Пример 3. Сопротивление запала — 2,25 ом, сила тока, требуемая длк
взрыва, — 0,5 а. Определить, какое напряжение должно быть подведено к запалу.
Дано: 7 = 0,5 я; 7?] = 2,25 ом.
Решение. Согласно закону Ома (формула 10):
£/=77?j = 0,5-2,25= 1,12 в.
Задачи для самостоятельного решения
1. Электрическая лампа имеет сопротивление R2 и работает под.
напряжением U. Определить силу тока / при соответствующих,
значениях и U согласно таблице I.
41
2. Электрический генератор развивает электродвижущую силу Е
и дает в сеть ток силой I. Определить общее сопротивление R при
любых значениях Е и / согласно таблице II.
3. Сопротивление запала — Rr, сила тока, требуемая для взры-
ва,— /. Определить, какое напряжение должно быть подведено
к запалу при значениях и I согласно таблице III.
Таблица I Т а б лица II Таблица III
Rt в ом U в в Е в I в а Ri в ом в а
30 120 115 10 1 0,5
50 220 230 15 1,1 1
70 440 25 1.5 5
100 120 30 2,25
150 220 50
240 440 100
400 120 1 000
600 220
14. Падение напряжения
Как было выше установлено, для прохождения электрического
тока по данному проводнику необходимо, чтобы на концах его
-была некоторая разность электрических потенциалов (напряжение).
В соответствии с законом Ома для любого участка цепи сила тока
•будет равна:
где R, — сопротивление данного участка электрической цепи. От-
сюда U^^I-R^ Это напряжение расходуется на передвижение элек-
Рис. 48. Падение напряжения:
1 —генератор; 2 — предохранитель; 3 — рубильник; 4 — лампы; 5 — вольтметр
тронов по этому участку цепи, т. е. на преодоление его сопротив-
ления. Если взять электрическую цепь согласно рис. 48 и измерить
вольтметром напряжение по мере удаления от электрического гене-
ратора, то можно заметить, что величина напряжения уменьшается.
Это и называется падением напряжения в цепи. Величина
падения напряжения на данном участке численно равна произведе-
нию из величин сопротивления участка на величину силы тока, про-
текающего по нему (формула 10). Опыт, проделанный в соответ-
ствии с рис. 48, показывает, что напряжение на зажимах генератора,
42
получающееся под действием его электродвижущей силы, распре-
деляется по всей цепи и что на преодоление сопротивления про-
водников затрачивается часть напряжения.
Для наилучшего понимания физического смысла падения напря-
жения можно привести аналогию из гидравлики (рис. 49).
Если из бака (7) спускать воду по трубе (2), открыв кран (3),
то, проделав небольшие отверстия в трубе, можно заметить по
высоте фонтанчика, что напор воды уменьшается по мере удаления
от бака. Высота фонтанчиков расположится по прямой аб. Следо-
вательно, давление воды изменяется от давления, измеряемого разно-
Рис. 49. Явление падения напряжения в гидравлике:
1 — бак; 2 — труба; 3—-кран
стью уровней ав в начале трубы, до нуля в конце ее. Таким образом,
давление воды вдоль трубы и дает аналогию с падением напря-
жения вдоль цепи электрического тока.
15. Зависимость между электродвижущей силой источника
энергии и напряжением на его зажимах
Изучая сопротивление проводников, мы уже установили, что
полное сопротивление R замкнутой электрической цепи (формула 3)
слагается из двух величин—внешнего и внутреннего сопротивления.
Подставив в основной формуле закона Ома значение R, получим:
Ло + «1’
или
E^IR. + IR.. (12)
Произведение IR0 называется падением напряжения внутри источ-
ника энергии, a IRr—падением напряжения во внешней цепи. Легко
видеть, что падение напряжения во внешней цепи численно равно
значению напряжения на зажимах источника энергии. Следова-
тельно, э. д. с. источника энергии тратится на преодоление внут-
реннего и внешнего сопротивления цепи. Заменяя в формуле 12
обозначение падения напряжения во внешней цепи IRL обозначе-
нием напряжения на зажимах U, получим:
E=U + IR0,
43
(13)
т. е. в замкнутой цепи электродвижущая сила Е больше напряже-
ния на зажимах источника тока на величину падения напряжения
внутри источника энергии IR0.
Пример 4. Внутреннее сопротивление электрического генератора Ro =
= 0,15 ом; сила тока, протекающего внутри генератора, — 20 а; напряжение на
его зажимах—110 в. Определить развиваемую генератором э. д. с.
Решение. Применяя формулу 13, находим:
Е = /7?04- U = 20-0,15 4- 110 = 3 4-110 = ИЗ в.
При холостом ходе генератора, когда электрическая цепь разом-
кнута, сила тока равна нулю, и, следовательно, падение напряже-
ния внутри источника тоже равно нулю. Значит, формула 13 при-
мет вид:
E=U,
(В)
т. е. при разомкнутой внешней цепи напряжение на зажимах чис-
ленно равно э. д. с. источника энергии.
Уменьшая сопротивление внешней цепи, мы в соответствии с зако-
ном Ома будем иметь увеличение силы тока. При увеличении силы
тока будет увеличиваться падение напряжения внутри источника
тока IRq, и, следовательно, при неизменном значении э. д. с.
в соответствии с формулой 13 напряжение на зажимах меняется
в зависимости от силы тока, или, как говорят, от нагрузки источ-
ника энергии.
Если сопротивление внешней цепи очень мало и практически
равно почти нулю, то при включении на такую нагрузку сила тока
генератора будет очень велика и может испортить источник энер-
гии. Это явление носит название короткого замыкания.
В этом случае падение напряжения во внешней цепи или напряже-
ние на зажимах практически получится равным нулю и вся э. д. с.
затрачивается на преодоление внутреннего сопротивления, которое
обычно бывает незначительно, т. е. на падение напряжения внутри
источника энергии:
E = IRa.
Отсюда
В электротехнических установках явление короткого замыкания
встречается, к сожалению, еще довольно часто и ведет к разного
рода несчастным случаям: пожары зданий, порча электрических гене-
раторов и т. д. Например, на рис. 50, а изображена замкнутая элек-
трическая цепь для питания низковольтных ламп от аккумулятор-
ной батареи. В нормальных условиях путь тока указан стрелками
(4-батареи, провод, лампы, провод,— батареи). В случае короткого
замыкания между проводами в точках 1 и 2 электрический ток
получил более короткий путь, минуя длинный путь по проводам
через лампы. Если сопротивление в месте короткого замыкания
ничтожно мало, то электрический ток через лампы не пойдет, так
как они оказались как бы приключенными к одному полюсу сети
44
{рис. 50, б). При возникновении короткого замыкания в данном слу-
чае сила тока в цепи, по закону Ома, увеличится во много раз,
так как сопротивление цепи
незначительным внутренним
сопротивление,м аккумулятор-
ной батареи и таким же не-
большим сопротивлением
проводов.
Такая большая сила тока а
может испортить аккумуля-
торную батарею. Еще более
•опасный случай изображен на
рис. 51, когда, как говорят,
закорочены зажимы аккуму-
ляторной батареи и когда g
•сила тока будет определяться,
по закону Ома, величиной
э. д. с. и ничтожным вну-
тренним сопротивлением ба-
тареи.
Случаи короткого замы-
кания могут быть и в прак-
тике эксплоатации подвижных
уменьшилось и определяется лишь
Рис. 50. а — эпектрпческая'цепь для питания
низковольтных ламп от аккумуляторной бата-
реи; б — короткое замыкание в пинии, питаемой
от аккумуляторной батареи
электрических станций, когда, напри-
мер, соединяются
.—
Рис. 51. Короткое
замыкание на зажи-
мах батареи
голые провода шестовой линии (рис. 52) вследствие
провисания или наброски металлической прово-
локи. Такие случаи короткого замыкания выводят
из строя подвижную электрическую станцию;
время исправления последствий короткого замы-
кания зависит от серьезности аварии. Короткое
замыкание в сети может произойти и тогда,
когда по незнанию тем или иным способом со-
единяют между собой два провода, идущих к
любому приемнику, например лампе. Это соеди-
нение может произойти, если стукнуть по про-
воду, подходящему к лампе, молотком, перерезать его ножницами
или ножом и т. д. В этом случае изоляция проводников может
гореть, что может вызвать пожар в зданиях.
Рис. 52. Короткое замыкание в шестовой линии
45
Пример 5. Электрический генератор развивает э. д. с., равную 115 в; внут-
реннее сопротивление генератора равно 0,5 ом. Определить силу тока в цепи,
напряжение на зажимах и падение напряжения внутри генератора при включе-
нии его на нагрузку 10 и 100 ом.
Дано: Е — 115 в; Rq = 0,5 ом.
Решение. При R, = 10 ом:
Е 115
~ Ro+Rj “ 0,5 4- 10 - 10,95 а'
U = IRX = 10,95-10 = 109,5 в.
IR0 = E—U= 115— 109,5 = 5,5 в.
При R! = 100 ом:
1 ~ 0,5 4- 100 “ 1,13 а'
и= 1,13-100= 113 в.
IR0 = E— U= 115 — 113 = 2 в.
Этот пример показывает, что при меньшем сопротивлении внеш-
ней цепи: 1) сила тока и падение напряжения внутри генератора
больше; 2) напряжение на зажимах меньше.
16. Зависимость сопротивления от размеров и вещества
проводников
Сопротивление проводника зависит от материала, из которого
сделан провод, от его длины и площади поперечного сечения.
Сопротивление может быть подсчитано по формуле 15, установлен-
ной опытным путем:
R = . <15>
где R — искомое сопротивление в омах;
I — длина провода в метрах;
S — площадь поперечного сечения в квадратных миллиметрах;
о — сопротивление провода, сделанного из того же материала,
имеющего длину 1 м и площадь поперечного сечения 1 мм2
при температуре в 15° С.
Величина р носит название удельного сопротивления
материала.
Формула 15 показывает, что сопротивление провода прямо про-
порционально его длине и обратно пропорционально площади попе-
речного сечения, т. е. если удлинить провод в три раза, то в три раза
увеличится его сопротивление, если же увеличить в три раза площадь
поперечного сечения, то сопротивление уменьшится в три раза.
Сопротивление проводников зависит от температуры и внешнего'
давления. С повышением температуры сопротивление всех металли-
ческих проводников увеличивается, а угля и жидких проводников
уменьшается.
На основании опытных данных зависимость между сопротивле-
нием проводника R2 при температуре t<> и сопротивлением Rx при
температуре tx выражается формулой:
46
где а — температурный коэфициент, указанный в таблице IV для
различных материалов.
Влияние внешнего давления особенно сильно сказывается на сопро-
тивлении металлических и угольных порошков, йрименяемых в аппара-
тах связи; сопротивление их уменьшается с повышением давления.
Значения удельных сопротивлений и температурных коэфициен-
тов некоторых проводников приведены в таблице IV.
Таблица IV
Материал проводников Удельное сопро- тивление р Температурный коэфициент а
Медь 0,0175 0,004
Алюминий 0,029 0,0038
Железо 0,13 0,0045
Никелин 0,42 0,00022
Пример 6. Определить сопротивление медного провода длиной 200 м пр®
поперечном сечении 4
Дано: / — 200 л; S = 4 мм2; р = 0,0175 ом.
Решение. В соответствии с формулой 15:
7? = р~ = 0,0175 ^ = 0,875 оз/.
г 5 4
Пример 7. Определить площадь поперечного сечения саперного провод-
ника из меди, если
Решение. В
известно, что сопротивление
соответствии с формулой 15
1 км его равно 14 олс
имеем:
или
о / 0,0175-1 000
3 = =-----------------
14
1,25 мм2.
для самостоятельного решения
Задачи
Определить сопротивление проводов в соответствии с любым»
данными таблицы V.
Таблица V
Материал проводов Длина в м Площадь поперечного сечения в мм-
Медь 1 000 1,5
Алюминий 500 2,5
Железо 300 4
200 6
100 10
— 16
— 25
— 35
— 50
— 70-
— 95
— 120
47
17. Проводники и изоляторы
В начале главы I было уже дано объяснение деления всех
материалов на проводники и непроводники (изоляторы, диэлек-
трики) с точки зрения электронной теории строения вещества.
К проводникам относятся металлы, сплавы из металлов, ртуть,
водные растворы солей и кислот, уголь, тело человека и живот-
ных, земля, раскаленные газы
и газы в специальном разре-
жении и др.; к изоляторам—
фарфор, эбонит, стекло, слю-
да, воск, гуттаперча, парафин,
шелк, смолы, янтарь, масло,
все газы в нормальном состоя-
нии, безвоздушное простран-
ство, окружающий нас воздух
в сухом и нормальном состоя-
нии и др.
Проводимость различных
материалов зависит от многих
условий. Например: а) поверх-
ность твердых изоляторов,
как фарфор или стекло, ста-
новится проводящей от осев-
шей на нее влаги; б) эбонит
под действием света покры-
вается со временем проводя-
щей пленкой; в) газы стано-
- вятся проводниками в раска-
• ленном и в разреженном со-
стоянии; г) чистая вода яв-
ляется хорошим проводни-
ком при наличии примесей
(соль, кислота) и т. д.
Из краткого перечня про-
водников, приведенного вы-
ше, можно заметить, что зем-
ля и тело человека являются
проводниками, и поэтому про-
водники, по которым идет
как говорят, изолированы
тока. Состояние изоляции
условиям эксплоа-
Рис. 53. Шестовая линия сильных токов:
—шеот; 2 — траверс; 5—изолятор; 4 — провод;
электрический ток, должны быть,
от земли, чтобы не было утечки
каждого устройства должно соответствовать
тации и обеспечиваться соответствующей конструкцией и качеством
частей.
Проводники могут быть голые и и з о л ир о в а н н ы е. Голые
проводники употребляются, например, в инженерных войсках,
в шестовых линиях сильного тока (рис. 53) для передачи электри-
ческой энергии для освещения штабов и командных пунктов. Голый
провод для шестовых линий применяется медный, отожженный,
сечением 6 мм2, диаметром 2,77 мм. Электрическое сопротивление
48
проводника — около 5 ом на 1000 л; сопротивление на разрыв —
21—25 кг на 1 .м.и2; вес 1 км провода — 54 кг.
Голые провода прокладываются на изоляторах (рис. 53). Напри-
мер, для шестовых линий изоляторы изготовляются из литого кар-
болита (рис. 54). Эта же изоляция употребляется для линий связи.
Изолятор — одноюбочный, штыревого
типа, с наружной прорезью и с заштам-
пованной внутрь втулкой (7) (встре-
чаются изоляторы и без втулки, с
нарезкой по карболиту). Внешняя и
внутренняя поверхности изолятора де-
лаются гладкими, полированными, без
трещин и зазубрин; нормально в граж-
данских условиях изоляторы приме-
няются различной формы (рис. 55),
обычно из фарфора и реже из стекла
или бакелита. Голые провода делаются
из меди, алюминия, железа и употре-
бляются различных сечений, главным
образом для наружных проводок на
открытом воздухе или в сырых поме-
щениях. Внутренняя проводка делается
изолированными проводниками. Наруж-
ная проводка также делается часто изо-
лированными проводниками специаль-
ных конструкций. Например, питание
энергией при электрификации военно-
инженерных работ происходит исключи-
Рис. 54. Карболитовый
тельно по изолированным (кабельным) изолятор
линиям. Конструкция трехжильного
шлангового кабеля показана на рис. 56, а общий вид четырехжиль-
ного кабеля — на рис. 57. Кабель, изображенный на рис. 56, состоит
из трех медных жил (7), из которых каждая имеет резиновую
Рис. 55. Фарфоровые изоляторы
изоляцию (2). Все три жилы находятся в резиновой опрессовке (3),
покрытой сверху миткалевой лентой (4) и защитным слоем ре-
зины (5). Наружный покров кабеля имеет гладкую поверхность.
В подрывном деле употребляется изолированный провод, называемый
саперным проводником.
4 Электротехнические средства 49
Изолированные проводники изготовляются самых различных
конструкций, в зависимости от назначения. Например, всем знакомы
так называемые шнуры, подводящие в зданиях электрический ток
к электрическим лампам. Шнуры изготовляются из тонких луженых
медных проволок, скрученных вместе в жилы. Жилы покрываются
сплошной оболочкой из вулканизированной резины, поверх кото-
рой находится прочная оплетка из бумаги или шелка. Обе жилы
свиты вместе. Шнуры и провода прокладываются обычно на изоля-
торах-роликах (рис. 58). Соединение нескольких проводников между
собой называется сростком.
Простой сросток (рис. 59) служит для соединения двух концов
проводников между собой и для соединения проводника с запалом.
Делается сросток так; конец саперного проводника (рис. 60) надо
зачистить, т. е. снять изолировку на 5 см, а оплетку и ленту еще
на 1,5 см', резину при этом сперва осторожно подрезать ножом
наискось, чтобы не повредить ножом проволок жилы, а зате.м
Рис. 57, Общий вид четырехжильного гибкого
кабеля шлангового типа для присоединения
электроинструмента
Рис. 58. Прокладка проводов на
роликах
Рис. 56. Строение трех-
жильного шлангового ка-
беля:
1—медные жилы; 2—резиновая
изоляция; 3 — резина; 4 — мит-
калевая лента; 5 — ревина^з
сорвать рукой. После снятия резины проволоки зачистить до блеска
обухом ножа, скрутить в том же направлении, как они лежали
в проводнике, и снова зачистить до блеска обухом ножа. Зачищен-
ные и скрученные концы жилы накладываются один на другой
косым крестом. Затем, держа плоскогубцами или пальцами за сере-
дину проволоки, перекручивают сначала с одной стороны, потом
с другой жилы проводников между собой так, чтобы они расходи-
лись равномерно, а обороты их были крутыми и плотно прилегали
друг к другу. Скручивать следует так (в ту сторону), чтобы жилы
не раскручивались. Лишние концы жилы обрезать и запустить под'
резину проводника. При соединении проводника с запалом концы
проводничков его тоже зачищают до блеска и делают простой сро-
сток (рис. 59), проверяя его на прочность потягиванием. Применяют
также сростки «под углом» (рис. 61). При изолировании сростков
их плотно обвертывают изолированной лентой на резиновом растворе,
начиная с одного края. При обвертывании резину сильно натяги-
вают и обороты ведут, слегка заходя друг на друга, но не на-
50
I
5 см
ИВО?»—
2 Сдергивание изоляции
60-70
8 Сращивание проводников
5. Закручивание милы
10 Сотовый сросток
6 Зачищенные концы
проводников запала
9. Изоляция
проводника
3 Оголенная мила на конце провод-
ника после сдергивания изоляции
4 Зачистка милы
обухом нома
до блеска
Рис. 59. Приготовление сростков проводников
I Прорезание
изоляции для
оголения милы

7 Накладывание
проводников

кладывая резиновой ленты ни на ленту проводника, ни на
оплетку, а только лишь на резиновую изоляцию. Поверх резины
Металлическая жила (ф 7,5 мм)
состоит из 7 медных проволочек
Оплетка, пропитанная Резиновая
озокеритом (горный воск) изоляция
Рис. 60. Саперный проводник
накладывают прорезиненную ленту (липкую), заходя за края
оплетки. Весь сросток должен быть по возможности плотным и
одинаковой толщины с проводником.
1. Зачистка жилы
2. Способ
сращивания
проводников
Рис. 61. Сращивание проводников под прямым углом
При сращивании голых проводов (рис. 62), например медных,
концы их накладываются друг на друга, а затем один конец наверты-
вается на другой в обратные стороны восемью плотными оборо-
тами. При накручивании проволока удерживается плоскогубцами.
Рис. 62. Сросток медной проволоки
Электрическая сеть развернутой подвижной станции приведена
на рис. 63. Подробности устройства электрических сетей, употреб-
ляемых в инженерном деле, будут указаны в главе ХШ.
52
Переход через железную дорогу
® Придорожный шест
. Шест
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
□а Распределительная коробка
8 Лампочка
— Кабельная линия
‘ — Шестовая линия
Рис. 63. Схема развернутой подвижной станции в населенном^пункте
18. Первый закон Кирхгофа
«Сила тока, притекающего к точке разветвления,
равна сумме сил токов, утекающих от нее» (первый
закон Кирхгофа).
Если будем рассматривать электрическую цепь, изображенную
на рис. 64, то можем заметить, что электрический ток в точке а
Рис. 64. Параллельное соединение сопротивлений:
1 — 5 — амперметры; — потребители
разветвляется на четыре направления, а затем вновь соединяется
в точке б. Если проследить показания амперметров, то окажется,
что амперметр 1 покажет силу тока, равную сумме показанных
Рис. 65. Гидравлическая аналогия
параллельного соединения сопро-
тивлений
амперметрами 2, 3, 4 и 5, т. е.
/=Л+/2+/3 + 4 (16)
Для ясного понимания этого
процесса можно привести опять-
таки аналогию из области гидрав-
лики (рис. 65). Количество воды,
притекающее к точке разветвления
трубопровода, равно количеству
воды, утекающему из нее.
Рис. 66. Последовательное
соединение сопротивлений
Соединение сопротивлений, указанное на рис. 64, называется
параллельным, в отличие от последовательного, когда они соеди-
няются одно за другим (рис. 66).
Пример 8. Определить силу тока I по схеме рис. 64, если сила тока
в отдельных ветвях равна:
Ц — 4 а', = 3 а\ /3 = 10 я; 1^ — 5 а.
Решение. В соответствии с формулой 16:
/=/1 + /2 + /3 + /4 = 4 + 3 + Ю + 5 = 22п.
54
Пример 9. Пять запалов включены параллельно. Сила тока, необходимая
для взрыва каждого запала, равна 1 а. Какая сила тока необходима для данной
подрывной цепи?
Решение.
/об = «/( = 5-1 = 5 а.
Задачи для самостоятельного решения
Определить силу тока, протекающего по одному из ответвлений,
согласно схеме рис. 64, если общая сила тока, притекающего
к точке а, равна 50 а, а силы токов в трех других ответвлениях
равны любым значениям, указанным в таблице VI.
Таблица VI
Д Л А
а а а
10 17,5 20
20 8,5 19
25 3,5 18
1,5 17
0,5 16
0,25 15
19. Последовательное, параллельное и смешанное соединение
сопротивлений
Если конец одного сопротивления соединить с началом второго,,
конец второго с началом третьего и т. д., то такое соединение
называется последовательным (рис. 66). В этом случае общее
сопротивление цепи будет равно сумме отдельных сопротивлений.
+ + (17)
Пример 10. Определить общее сопротивление R электрической цепи по
схеме рис. 66, если отдельные сопротивления соответственно равны:
У?! = 10 ом; R2 — 15 ом; Rs = 40 ом.
Решение. В соответствии с формулой 17:
R = R, R2 4- R3 = 10 + 15 + 40 = 65 ом.
При последовательном соединении сопротивлений сила тока,
определяемая по закону Ома
r_U _ и
'R Rr + R2 + R3
будет на всех участках цепи одинакова.
55
Напряжение на зажимах будет равно сумме падения напряжений
на отдельных участках цепи, так как в соответствии с законом Ома
можно написать:
+ Я24~ Я3
Отсюда
У = + (18)
Следовательно, можно также сказать, что падения напряжения
на отдельных участках пропорциональны их сопротивлениям.
Пример 11. Имеется сеть электрического освещения с напряжением 120 в.
Сколько можно взорвать запалов, соединенных последовательно на магистрали
длиной 0,5 км? Сила тока, необходимая для взрыва, равна 1 а. Сопротивление
саперного проводника—14 ом для 1 км.
Решение. Общее сопротивление подрывной цепи:
п С !20
R = -j- = — = 120 ом.
Сопротивление саперного проводника длиной (в оба конца). 1 км равно 14 ом.
Следовательно, все запалы могут иметь сопротивление
Ra = 120 — 14 = 106 ом.
Зная, что сопротивление одного запала в момент взрыва равно 2,25 ом
получим
106
п = — 4/ запалов.
J, Jo
4
Следовательно, в подрывную цепь можно включить последовательно при
заданных условиях 47 запалов.
Задачи для самостоятельного решения
Запалы соединены последовательно, и к свободным концам цепи
подведено напряжение U. Определить, сколько запалов можно
взорвать, если сила тока 1 а, а длина магистрали Z. Значения U
и I даны в таблице VII. Сопротивление 1 км саперного провод-
ника—14 ом, сопротивление одного запала в момент взрыва —
2,25 ом.
Таблица VII
Напряжение в в Длина маги- страли в м
по 200
220 400
440 600
1 000
2 000
Если сопротивления соединены па ра л л е л ь н о,. как, например,
указано на рис. 64, то в этом случае, по известным нам уже законам:
во-первых, напряжение для всех ветвей будет одинаково, так
56
как все ответвления включены между одними и теми же точками а
и б', во-вторых, по закону Кирхгофа, сила тока, притекающего
к точке разветвления, равна сумме сил токов в отдельных ветвях;
в-третьих, сила тока в каждой ветви, по закону Ома, численно
равна разности от деления напряжения на сопротивление участка, т. е.
Как же определить общее сопротивление цепи при параллель-
ном соединении отдельных сопротивлений? Заменим мысленно все
параллельные сопротивления одним, которое называется эквивалент-
ным или общим сопротивлением цепи. Используя указанные выше,
формулы, можно написать:

я я, я, я, я,
Сократив обе части равенства на общее напряжение, получим::
т. е. общая проводимость цепи равна сумме проводимостей отдель-
ных ветвей. Общее значение сопротивления есть величина, обратная
проводимости. Значит, чтобы найти общее эквивалентное сопротив-
ление при параллельном соединении отдельных сопротивлений, надо
сложить их проводимости и взять величину, обратную получив-
шейся.
Пример 12. Найти общее сопротивление трех параллельно включенных вет-
вей с сопротивлением 5, 10 и 20 ом.
Решение. В соответствии с формулой 19:
1 = JL+J_ + ± = 1+1+1 = Z
R R.'R^R;, 5 ‘10^20 20'
R = у = 2,86 ом.
В частности, если имеется два параллельно соединенных сопро-
тивления (рис. 67), то получаем:
R-i' ^2
Ri + R2
(20)
57
Итак, в случае двух параллельных ветвей общее сопротивление
-разветвления равно частному от деления произведения сопротивле-
ний ветвей на их сумму.
Пример ?3. Найти общее сопротивление двух параллельных ветвей с сопро-
тивлением 5 и 10 ом.
Решение. В соответствии с формулой 20:
R =
RVR2 _ 5-10 50
R\ “I- R2 5-|-10 lo
= 3,33 ол.
Два приведенных примера показывают, что при параллельном
«соединении сопротивлений общее сопротивление цепи уменьшается
Рис. 67. Параллельное соединение
двух сопротивлений
сопротивления прибора. Такое
В этом случае можно сказать,
и получается всегда меньше мень-
шего из включенных сопротивле-
ний.
Если требуется практически
уменьшить сопротивление какого-
либо прибора, скажем в 10 раз,
то для этой цели необходимо
включить параллельно к нему вто-
рое сопротивление величиной в 1/9
сопротивление называется шунтом,
[то прибор зашунтирован.
Пример 14. Какое сопротивление следует включить параллельно прибору,
имеющему сопротивление 100 ом, чтобы общее сопротивление цепи было 10 ом?
Решение. В соответствии с формулой 20 имеем:
р — ^1'^2
^1 + ^2 •
Здесь дано R = 10 ом и = 100 ом. Неизвестно R2.
R(.Ri + Rz) = RiR2,
r-r1 + r-r2 = r1-r2,
R Ri= RvR2- R-R2=R2(R1 — R),
n R-Ri 10-100 WOO
R2~R1 — R - 100—10 ~ 90 -11’11 0M’
-г. e. действительно R2 в девять раз меньше Rt.
Пример 15. Ток силой 100 а разветвляется по двум параллельным вет-
вям с сопротивлением 5 и 15 ом. Найти силу тока в каждой ветви.
Решение.
Г -jL- I -SL-
Ry’ ~~ R2’ I2 RC
т. е. силы токов, поступающих в отдельные ветви, обратно пропорциональны
.сопротивлениям этих ветвей:
15
/2 ~ 5 ’
т. е.
/j = 3 12.
Значит, надо разделить общую силу тоха 100 а пропорционально частям
1 и 3, т. е.
12 — 25 а и /j = 75 а.
Пример 16. Найти общее сопротивление двух параллельно включенных
запалов, если сопротивление каждого из них в момент взрыва равно 2,25 ол.
Решение. В соответствии с формулой 20 имеем:
„ _ /?г/?2 _ 2,25 • 2,25 _ 2,252 _ 2,25
К -/?1 +/?2 “ 2,25 + 2,25 “2-2,25 “ 2 “ ’
Пример 17. Найти общее сопротивление 65 электрических ламп, включен-
ных параллельно в сеть подвижной электрической станции, если сопротивление
каждой лампы равно 478 ол.
Решение. В соответствии с формулой 19 имеем:
R R\ R% R% ^Rn
где n — 65.
1=1+_U1+. . ,+-L.
R 478^478 1 478 ~ '478
Примеры 16 и 17 показывают, что в случае соединения парал-
лельно одинаковых по величине сопротивлений общее сопротивле-
ние сети находится, как частное от деления значения одного сопро^
тивления на число сопротивлений.
Задачи для самостоятельного решения
Определить общее сопротивление п параллельно включенных
электрических ламп, если сопротивления их соответственно даны
в таблице VIII.
Таблица VIII
Число ламп Сопротивления ламп
Rt Дз
п ОМ ОМ ом
2 480 300 120
3 300 120 200
15 200 480 480
65 120 200 300
В практике преимущественно бывают случаи такого соединения
сопротивлений, когда часть их соединена последовательно, а часть
параллельно. Подобное соединение сопротивлений называется сме-
шанным. На рис. 68 приведено смешанное соединение шести
сопротивлений.
При смешанном соединении сопротивления складываются в зави-
симости от способа соединения их на отдельных участках цепи. Для
59
случая, указанного на рис. 68, общее сопротивление определится
следующим образом:
__ р ____^2'^3 । _______^4' ^5' ^6______,
1 R2 + R, R4-R5 + R5-R6-f-R4-R6"
Пример 18. Найти общее сопротивление подрывной цепи, если известно,
что включено параллельно шесть запалов на магистрали длиной 0,5 км. Известно,
что сопротивление одного запала в момент взрыва 2,25 ом, а сопротивление 1 км
саперного проводника 14 ол.
Решение. В данном случае имеем типичный пример смешанного соеди-
нения сопротивлений, когда сопротивление саперного проводника включено
последовательно с параллельно включенными сопротивлениями запалов:
R — R + ~ =144--^-= 14,37 ом.
ир о 1 6
Пример 19. Имеется сеть электрического освещения с напряжением 120 в.
Сколько можно взорвать-запалов, соединенных параллельно на магистрали дли-
Рис. 68, Смешанное соединение сопротивлений
ной 0,5 км, если известно, что сопротивление одного запала в момент взрыва
2,25 ом, а сопротивление 1 км саперного проводника 14 ом.
Решение. Сопротивление магистрали —14 ом. Из решения примера 18
видно, что сопротивление п включенных запалов очень мало по сравнению
с сопротивлением магистрали, и им при решении задачи можно пренебрегать.
Тогда
Зная, что для взрыва одного запала необходимо — 0,5 а, узнаем число запа-
лов, используя формулу первого закона Кирхгофа:
8 7
п — ~ = 17 запалов.
и,о
Пример 20. Электрический генератор с напряжением 120 в может дать
в сеть 10 а. Надо взорвать от этого генератора 200 запалов на расстоянии 150 .и.
Как следует соединить запалы?
Решение. Общее сопротивление подрывной цепи, по закону Ома, должно
быть не меньше
г, и 120 1П
R = -j = -jQ- = 12 ом.
Сопротивление магистрали во всех случаях соединений запалов:
Rnp = 14-0,3 -4,2 ом.
60
1) Последовательное соединение запалов. При последователь-
ном соединении запалов сила тока в цепи должна быть не менее 1а и, следова-
тельно, общее сопротивление цепи
R = ~ = 120 ом.
Сопротивление запалов с концевиками в 10 м будет:
*зан = Я-Янр = 120 — 4,2 = 115,8 ом.
Сопротивление одного запала с концевиком в 10 м
гзап = 2>25 + 14-0,02 = 2,5 ом.
Следовательно, можно включить в цепь
115,8 _
п = -—=—=— = 4о запалов.
2,о
2) Параллельное соединение запалов. Считая максимально
не обходимую силу тока на каждый запал равной 0,5 а, узнаем, что, по закону
Кирхгофа, можно взорвать одновременно не более
I Ю
— = -=-= = 20 запалов.
п 0,5
Общее сопротивление подрывной цепи в этом случае будет
Г 9 т
* = «пр+ ~ = 4,24-^ = 4,325 ом.
3) Смешанное соединение запалов. Считая необходимую
силу тока в каждой группе в 1 а, можно включить одновременно
10
y-Q= 10 групп (сопротивление их должно быть одинаково).
Сопротивление всех групп запалов может быть:
12 — 4,2 = 7,8 ом.
Сопротивление каждой группы:
7,8-10 = 78 ом.
Сопротивление запала и концевика к нему было уже вычислено выше —
2,5 ом. Следовательно, в группу можно включить:
78 „
== = 31 запал.
Всего можно взорвать:
31 • 10 = 310 запалов.
Надо взорвать 200 запалов, и, следовательно, в каждую группу следует
включить не 31, а 20 запалов.
Сопротивление группы в 20 запалов будет равно:
20-2,5 = 50 ом.
Сопротивление 10 параллельно включенных таких групп:
50 с
у= = 5 ом.
61
Общее сопротивление подрывной цепи:
R = 5 + 4,2 = 9,2 ом,
а для того чтобы при U = 120 в сила тока была равна 10 а, надо, чтобы R было
равно 12 ом. Значит, надо ввести в цепь сопротивление в 2,8 ом, что можно
сделать, подключив последовательно кусок саперного проводника длиной
-- = 200 м. Следовательно, длина магистрали будет равна 250 м.
Задачи для самостоятельного решения
Определить, сколько можно соединить для взрыва запалов,
если генератор имеет напряжение U в и может дать / а, при после-
довательном, параллельном и смешанном соединении их на маги-
страли длиной в I м. Значения U, I и I даны в таблице IX.
Таблица IX
Напряжение U в в Сила тока Z в а Длина маги- страли 1 в м
но. 5 100
220 10 150
15 200
20 250
25 300
350
- 20. Второй закон Кирхгофа
«В замкнутой электрической цепи а л г е б р а и ч е с к а я с у м-
ма электродвижущих
Рис. 69. Электрическая цепь
сил равна сумме падений напряже-
ния» (второй закон Кирхгофа). При этом для
определения знаков слагаемых необходимо эле-
ктрические токи и э. д. с., совпадающие
с направлением обхода, считать положитель-
ными, имеющие противоположное направле-
ние — отрицательными. Направление обхода
выбирается произвольно.
Пример 21. Применим закон Кирхгофа
к рис. 69.
A = /j Г1 ir, —Ег-— «1 п — «2 г2,
или
£’г — г1 И 4~ г"‘2 г2-
21. Реостаты
Реостатом называется прибор, обладающий некоторым со-
противлением, которое можно изменять в необходимых пределах.
Реостат вводится в электрическую цепь чаще всего для регулиро-
вания силы тока. Известны следующие типы реостатов: металличе-
ские, ламповые, жидкостные, угольные.
В войсковых условиях употребляются реостаты: 1) зарядные
предназначенные для регулирования силы тока при зарядке акку-
62
муляторов; 2) регулировочные и пусковые — для электрических
машин; 3) угольные — в регуляторах напряжения и др.
Зарядные реостаты изготовляются по принципу так называемого
реостата со скользящим контактом, который иначе известен под
названием реостата Рустрата.
Реостат (рис. 70) состоит из цилиндра (J), сделанного из изоли-
рующего материала, укрепленного на двух металлических стойках (2).
На цилиндр намотана проволока (3) из материала с большим удель-
ным сопротивлением (сплавы металлов — никелин, манганин,,
нихром и др.).
Рис. 70. Реостат со скользящим контактом:
I — цилиндр; 2— металлические стойки; 3 — прово-
лока; 4— кол-вукок; 5, 6—клеммы; 7— металличе-
ский стержень; 8— ручка; 9— пучки латунных поло-
сок; 10— изоляционный кружок
Материал с большим удельным сопротивлением берется для того,,
чтобы иметь наибольшее общее сопротивление при данных габа-
ритных размерах реостата. Хотя витки проволоки вплотную при-
жаты друг к другу, но контакта между ними нет, так как применяется
проволока, покрытая изолирующим слоем, или из искусственно нане-
сенного вещества (например эмали), или из естественно образующейся-
окиси, которая еще усиливается при сильном нагревании прово-
локи электрическим током; для получения контакта с ползунком
(4) изолирующий слой процарапывается вдоль пути ползунка.
Концы проволоки подведены к клеммам (5,6), помещенным сбоку
цилиндра. Над цилиндром (7), параллельно его образующей,,
укреплен металлический стержень (7), вдоль которого перемещается
ползунок (4) с деревянной ручкой (8). Пучки (9) тонких латунных
полосок, приделанных к ползунку, плотно прижаты с боков к об-
мотке реостата и при движении ползунка скользят вдоль проволоки,,
меняя число ее витков, включенных в электрическую цепь. На
кружке (70), сделанном из изоляционного материала и отделяющем
ползунок (4) от ручки (8) для защиты руки от соприкосновения с
металлическими частями ползунка, пишется обычно сопротивление
реостата в омах и допустимая сила тока в амперах; превышение
этой силы тока вызывает очень сильное нагревание обмотки реостата-
и даже ее перегорание. Реостаты подобной конструкции допускают
почти плавное изменение сопротивления, без скачков и, следовательно,,
такое же плавное изменение силы тока при постоянном напря-
жении.
На подвижных электрических станциях, имеющихся в инженер-
ных частях, для зарядки аккумуляторов применяются четыре
специальных реостата, выполненных по описанному выше принципу»
63
Число реостатов определяется типами заряжаемых батарей и их
количеством. Необходимость зарядных реостатов вытекает из того,
что напряжение на зажимах генератора поддерживается постоянным,
так как, кроме зарядки, в то же время может быть и осветитель-
ная нагрузка. Выгодно соединять однотипные батареи в группы
последовательно, так как в этом случае будут меньшие потери
в реостате, а самый реостат можно применять с меньшим сопротив-
лением и, следовательно, меньших размеров. Основные данные
реостатов, предназначенных для зарядки щелочных аккумуляторных
батарей, указаны в таблице X.
Таблица X
Основные данные реостатов распределительного устройства зарядных
агрегатов
Тип заряжаемых батарей Данные реостатов Начиная с ОДНОЙ 12-8 батареи с за- рядной силой тока 7—11 а Для шести последова- тельно вклю- ченных 12-8 батарей Начиная с ОДНОЙ 5-8 батареи с зарядной силой тока 2,5 а 80-8 батарея с зарядной силой тока в 0,6 а
Максимальная сила тока в а. 11 и 2,5 0,6
Сопротивление в ом ... 14 4,5 55 80
Диаметр проволоки в мм . . 2,2 2,2 0,8 0,3
Длина проволоки в .и . . . 108 X 35 50 20
Упомянутые в таблице X реостаты намотаны из константановой
проволоки на фарфоровых или железных эмалированных трубках.
Проволока наматывается вплотную, виток к витку; для увеличения
переходного сопротивления между витками проволоку перед намот-
кой доводят до темнокрасного каления, и получающийся слой окисла
достаточен для предохранения от коротких замыканий. Вдоль
трубки передвигается по направляющему стержню ползунок (рис. 71)
с пластинчатыми щетками. Все основные детали (трубки, направ-
ляющий стержень) реостатов закреплены в железных стойках.
Участки проволоки, соединяющей отдельные катушки реостатов,
покрываются стеклянными бусами (5) для защиты от замыкания
на корпус.
Реостаты рассчитываются обычно на действие продолжительной
нагрузки.
Рычажными реостатами называются металлические реостаты,
собранные из отдельных секций.
Общий вид такого реостата указан на рис. 73; реостат подоб-
ного типа употребляется для регулировки в электрических машинах
агрегатов подвижных станций.
Работа реостата легко может быть понята при рассмотрении
рис. 72. В исключительных случаях для регулировки силы тока при
зарядке аккумуляторов в полевых условиях применяются ламповые
реостаты (в этом случае желательно применять угольные лампы).
64
Рис, 71. Реостат распределительного устройства агрегата подвижной станции
типа АЭС-1:
I — трубка; £—проволока; 3 —хомутик; 4 — ползунок; 5 — бусы; 6 — винт; 7—щетка;
« — направляющий стержень ползунка; 9 — стойка; 10 — продольная ось, закрепляю-
щая главные части реостата; 11— втулка; 12 — ручка ползунка; 13 — наконечник для
провода; 14 — переключатель
Рис. 72. Схема рычаж-
ного реостата
И
BRnna
nRRRQ
RRRRd
MWil
Puc. 73. Рычажный реостат
5 Электротехнические средства
На рис. 74 изображена схема соединений лампового реостата.
Как видно, лампы включаются параллельно, и таким образом, в
соответствии с законами параллельного соединения сопротивлений,
можно менять общее сопротивление реостата, включая разное число
ламп. Общее включение рео-
стата производится выклю-
чателем (2). Общий вид лам-
пового реостата, употребляв-
шегося на подвижных стан-
циях во время первой мировой
империалистической войны,
изображен на рис. 75.
Принцип работы жид-
костного реостата (рис. 76)
заключается в изменении со-
противления столба жидко-
сти, включенного последова-
тельно в электрическую цепь,
Рис. 74. Схема соединений лампового
реостата:
1 — лампы; 2— выключатель; 3 — клеммы; 4—
предохранитель
путем погружения в жид-
кость металлической пластинки (2), к которой подведен электри-
ческий ток через клеммы (4). В качестве жидкости употребляется
обычно слабый раствор соли.
Рис. 75. Общий вид лампового реостата
Принцип действия угольного реостата (рис. 77) основан на
изменении сопротивления путем сжатия угольных пластинок, поло-
женных одна на другую в изоляционных направляющих. Например,
при большом сжатии сопротивление реостата уменьшается и, на-
оборот, при меньшем сжатии — увеличивается.
66
Реостаты можно включать в цепь последовательно и параллель-
но. При последовательном соединении реостатов в электрическую
цепь общее сопротивление ее увеличивается тем больше, чем боль-
шее число витков проволоки реостата со скользящим контактом
введено в цепь, так как
Рис. 76, Жидкостный рео-
стат:
1— металлический сосуд; 2—
металлическая пластина; 3 —
жидкость; 4 — клеммы
в этом случае сопротивление проволоки
изменяется прямо пропорционально ее
длине, т. е. числу витков. При парал-
лельном соединении реостата к участку
электрической цепи общее сопротивле-
ние уменьшается тем заметнее, чем
меньшее число витков проволоки реоста-
Рис. 77. Схема угольного реостата:
1—ящик из изоляционного материала; 2— уголь-
ные пластинки; 3— металлические контакты;
4— вЕктообразпы-й деревянный стержень
та введено в цепь, так как в этом случае общее сопротивление
получается, как известно, меньше меньшего из включенных парал-
лельно сопротивлений.
22. Работа и мощность электрического тока
Мы уже знаем, что электрический ток, проходя по проводнику,
может совершать работу. Электрические двигатели приводят в дви-
жение различные станки, метро, трамваи и пр. Электрический ток,
проходя по нити электрической лампы, нагревает ее. Словом, при
различных проявлениях электрического тока наблюдается превра-
щение электрической энергии в другие виды энергии — сила, свет,
тепло.
Работа А, производимая электрическим током, пропорциональна:
1) силе тока I, 2) напряжению на зажимах U и 3) времени про-
хождения тока t.
Следовательно,
Л=/Ш, (21)
т. е. электрическая работа, производимая электрическим током на
участке цепи, равна произведению значения силы тока на величину
напряжения на зажимах и времени его прохождения.
Если в формуле 21 положить, что сила тока равна 1 а, напря-
жение 1 в и время 1 сек., то работа будет измеряться ватт-секундой
(вт-с). Это и есть единица работы, но так как это очень малая
единица, то пользуются обычно единицей работы ватт-час (вт ч).
Ватт-час есть работа, совершаемая электрическим током силой 1 а
при напряжении в 1 в за время, равное 1 часу. Следовательно,
5* 67
1 вт-ч = 3 600 вт-с. Практически, однако, пользуются еще более
крупными единицами: 1 гектоватт-час (гвт-ч)=100 вт-ч или
1 киловатт-час (квш-ч) = 1000 вт-ч.
Пример 22. Электрическая лампочка горит под напряжением 120 в и по-
требляет 0,25 а. Определить работу электрического тока за 24 часа.
Решение. В соответствии с формулой 21:
А — 0,25-120-24 = 720 вт-ч = 0,72 квт-ч.
Мощностью электрического тока называется работа,
совершаемая им в единицу времени.
Следовательно, если обозначить мощность буквой Р, то получим:
Мощность, развиваемая электрическим током, определяется про-
изведением силы тока на величину напряжения на зажимах дан-
ного сопротивления.
Заменяя в формуле 22 выражение U через IR, согласно закону
Ома, получим:
p=I.U = I.IR = PR. (23)
Мощность постоянного электрического тока силой в 1 а при
напряжении в 1 в составляет 1 ватт (вт). Это и есть единица
мощности. Практически употребляются более крупные единицы мощ-
ности: 1 гектоватт (гвт)=100 вт; 1 киловатт (кет)—1000 вт;
1 мегаватт (мгвт) = 100 000 вт.
Как известно, механическую мощность измеряют килограммо-
метрами в 1 сек. или в лошадиных силах. 1 л. с. = 73 кгм/сек.
Для того' чтобы иметь возможность переходить от механиче-
ской мощности к электрической, надо знать, что 1 л. с. = 736 вт,
или 0,736 кет; 1 кет =1,36 л. с.
Мощность, развиваемая источником энергии, определяется форму-
лой:
Р=Е-1,
гце Е — э. д. с. источника энергии.
Как уже нам известно, э. д. с. источника тока покрывает внутрен-
нее падение напряжения и напряжение на зажимах. Следовательно,
P=EI= (IR9 + IRJI = (U. + U) 1= IU0 + IU.
Мощность, определяемую произведением IU, расходуемую в»
внешней цепи, называют полезной мощностью. Отношение полез-
ной мощности к полной называется коэфициентом полезного дей-
ствия источника энергии. Коэфициент полезного действия (к. п. д.)
обозначается буквой греческого алфавита т] (эта).
Рпол
71 =----•
р
Пример 23. Определить мощность, отдаваемую электрическим генератором,
напряжение которого равно 230 в, а сила тока—100 а.
Решение. В соответствии с формулой 22:
P = IU= 100-230 = 23000 вт = 23 кет.
68
Задачи для самостоятельного решения
В осветительную сеть военного городка включено пх ламп по
1 000 вт, п2 ламп по 500 вт, п3 ламп по 200 вт и ni ламп по
25 вт. Определить силу тока, которая должна подводиться к осве-
тительной сети при напряжении в сети 220 в и количествах ламп,
указанных в таблице XI.
Таблица XI
Количество электрических памп
1 000-ет 500-ет 200-ет 25-ет
л2 л3 «4
5 10 20 100
10 20 40 200
20 40 80 300
30 60 120 400
35 80 150 500
23. Нагревание проводника электрическим током
Выше было уже установлено, что электрический ток, проходя
по проводнику, нагревает его, а иногда даже раскаляет и расплав-
ляет. Нагревание проводников при прохождении электрического
тока объясняется тем, что движущиеся электроны сталкиваются
с атомами и молекулами вещества проводника и передают им часть
своей кинетической энергии. Опыты показывают, что количество
теплоты, выделенное в проводнике при прохождении по нему элек-
трического тока, зависит от силы тока, сопротивления проводника
и времени прохождения тока.
Русский физик Ленц и англичанин Джоуль опытным путем опре-
делили, что количество теплоты, выделяемое электрическим током
при прохождении по проводнику, пропорционально: 1) квадрату
силы тока I, 2) сопротивлению проводника R и 3) времени прохож-
дения тока t.
Q~0,24 PRt мал. калорий. (24)
Это соотношение называется законом Джоуля — Ленца.
В формуле 24 коэфициент 0,24 — количество тепла в малых кало-
риях, выделяемое в 1 секунду в проводнике с сопротивлением
в 1 ом при силе тока в 1 а. Эта величина называется тепловым
эквивалентом электрической энергии.
Свойство электрического тока нагревать проводники находит
широкое применение в технике; например, нить накаливания для
ламп электрического освещения, нагревательные приборы и электри-
ческие печи, прожекторы с вольтовой дугой, плавкие предохрани-
тели и т. п.
Электрические лампы (рис. 78), являющиеся источниками света,
работают на принципе использования энергии электрического тока
и превращения ее в световую энергию. Обычно употребляемые в
установках инженерных войск (подвижные станции, аккумулятор-
69
ные установки) электрические лампы называются лампами накали-
вания, так как они работают целиком на принципе теплового излу-
чения твердых тел (нитей), нагретых электрическим током до тем-
пературы яркого свечения. В качестве материала для нити (7) элек-
трической лампы накаливания наилучшим оказался вольфрам. Почти
все существующие в настоящее время лампы имеют вольфрамовый
волосок, накаливающийся либо в пустоте, либо в атмосфере инерт-
ного в отношении вольфрама газа (азот, аргон). Колба или бал-
лон (2) лампы, в котором помещена нить, делается из прозрачного,
бесцветного и свободного от трещин, камней,
пятен и резко заметных свилей стекла. Не-
обходимость помещения нити в колбу вызы-
вается тем, что накаленная нить в воздухе
моментально сгорела бы. Нить лампы под-
Рис. 80. Патрон
Эдиссона:
1—нарезка для ввин-
чивания патрона; 2—
контактная метал-
лическая часть; 3 —
изоляционная под-
ставка
Рис. 78. Лампа
накаливания: ’
1 — нить пампы; 2 —
баллон; 3 — цоколь;
4—основание цоколя
Рис. 79. Цоколь
Эдиссона:
1 —металлическая
контактная винто-
вая поверхность; 2—
контактное основа-
ние; 3 — фарфор
вешивается на специальных стойках, и концы ее припаяны к двум
проволочкам, наружные концы которых в свою очередь припаяны к
металлическим частям цоколя (3) лампы.
Цоколь лампы выполняется в двух вариантах — Эдиссона и
Свана, причем оба они в свою очередь встречаются трех размеров:
большого размера — так называемый «Голиаф», нормального размера
и уменьшенного размера, так называемый «Миньон». Цоколь Эдиссо-
на (рис. 79) состоит из двух металлических контактных поверхно-
стей— винтовой (7) и основания (2), изолированных друг от друга
фарфором (3) или гипсом. Винтовая поверхность имеет на себе на-
резку для ввинчивания в патрон (рис. 80), в котором имеются также
две контактные части, к которым подводятся провода от внешней
сети. Цоколь Эдиссона имеют лампы, применяемые на подвижных
электрических станциях и в переносных аккумуляторных фонарях.
В цоколе Свана (рис. 81) обе контактные поверхности (7) распо-
ложены рядом на нижней части фарфора (2) цоколя. Этим поверх-
ностям отвечают два пружинящих штычка в патроне (рис. 82).
Шипы (3) выходят в вырезы в трубке патрона и удерживают лампу
на месте. Патрон Свана имеют лампы аккумуляторной установки
70
для освещения командных пунктов и автомобилей. Общий вид
патронов Эдиссона и Свана изображен на рис. 83.
Электрические лампы накаливания изготовляются для различных
напряжений и разных мощностей электрической энергии. Обычно
напряжение в вольтах (в) и мощность в ваттах (вт) пишутся на цоколе
лампы или иногда на стеклянной колбе. Наиболее употребительны в
Рис. 81. Цоколь Свана:
1 — контактные поверхно-
сти; 2 — фарфор; з —шипы
Рис. 82. Схема пат-
рона Свана:
1 — вырез для шипа; 2—
контактная поверх-
ность
установках инженерных войск лампы мощностью 25, 40, 60, 100,
150, 500 и 1 000 вт. Иногда вместо электрической мощности в ваттах
указывается сила света лампы в международных свечах (м. св.),
как, например, в лампах (рис. 84), употребляемых в установках для
освещения командных пунктов, где они бывают с нормальной
силой света в 3, 10, 15 и 21 м. св.
Рис. 83. Общий вид патронов
Эдиссона и Свана:
1—патрон Эдиссона; 2 —патрон
Свана
Рис. 84. Лампа,
применяемая для
освещения команд-
ных пунктов (в 10
н 15 м. св.)
Обычно электрические лампы накаливания употребляются с
рефлекторами или арматурой. Назначение этих приборов: 1) пре-
дохранение ламп от действия ветра, влаги, пыли, механических
ударов; 2) перераспределение светового потока лампы в желатель-
ном направлении и 3) защита глаз работающих людей от ослепле-
ния источниками света. Абажуры или рефлекторы, или арматура
(что одно и то же), изготовляются из стекла или эмалированного
железа. Наиболее распространенные типы абажуров в установках
инженерных войск приведены на рис. 85.
71
Нагревание провода электрическим током используется для раз-
личных технических целей. Изготовляется целый ряд нагреватель-
ных приборов, основанных на тепловом действии электрического
тока, как, например, печи разного назначения, чайники, кухни,
кастрюли, паяльники и пр. Главной частью этих приборов является
проволока с большим сопротивлением, помещенная внутри прибора;
Рис. 85. Осветительная арматура:
1 — «Альфа»; 2 — гпубокоизлучатепь; 3 — для наружного
освещения; 4—«Универсапь»
нагреваясь при прохождении электрического тока, она нагревает
самый прибор или его содержимое. На рис. 86 изображен электриче-
ский паяльник, нагреваемый электрическим током, идущим по ка-
тушке проволоки, кото-
рая находится внутри
паяльника. Паяльник по-
требляет от 100 до
280 вт.
Рис. 87. Нагревательный''реб-
ристый чугунный элемент
Рис. 86. Электропаяльник
На рис. 87 показан чугунный ребристый нагревательный элемент,
употребляемый для всевозможных отопительных устройств зданий и
отдельных помещений. Эти элементы потребляют 150 или 300 вт
электрической энергии. На всех нагревательных приборах указы-
вается рабочее напряжение в вольтах и потребляемая ими элек-
трическая энергия в ваттах.
На тепловом действии электрического тока основано устройство
запалов для взрыва капсюля или заряда либо для одновременного
взрыва нескольких капсюлей или зарядов во многих местах. Запал
состоит из двух голых проволок, соединенных тонкой проволочкой,
которая, нагреваясь во время прохождения электрического тока,
воспламеняет заряд. Сопротивление запала в холодном состоянии
от 1,0 до 1,5 ом, в момент взрыва (в накаленном состоянии)—2,25 ом.
Сила тока, необходимая для взрыва одного запала, — 0,5 а.
Большое значение тепловое действие тока имеет для сварки
кусков металла. В момент сварки получается большое сопротивле-
72
ние из-за плохого контакта, и при надлежащей силе тока выде-
ляется количество тепла, достаточное для расплавления металла и
сварки деталей.
Электрический ток, идущий к лампам, нагревательным приборам
и электродвигателям, в некоторых случаях (перегрузка, короткое
замыкание) может настолько увеличиться, что превысит допустимую
Рис. 88. Предохранители:
1 — пробковый предохранитель; 2— пластинчатый предохранитель;
3— трубчатый предохранитель
величину для данного сечения провода; в этом случае провод
нагревается до температуры, опасной для изоляции его, а иногда
даже и для самого провода. Для избежания этого нежелательного,
а в отдельных случаях даже опасного явления (пожар) в цепь
электрического тока включаются приборы, прерывающие замкнутую
цепь, когда в ней проходит ток,
превышающий нормальный. Такие
приборы называются предохрани-
телями (рис. 88).
Рис. 90. Плавкая^ вставка
Рис. 89. Пробка:
1 —нарезка; 2 —контакт; 3 —
фарфор; 4 — плавкая проволо-
ка; 5 — металлическая часть
Так называемый «плавкий» предохранитель состоит из тонкой
свинцовой, медной или серебряной проволоки, включенной в рас-
сечку провода. При протекании большой силы тока эта проволока
начинает особенно сильно нагреваться, затем расплавляется и пре-
рывает цепь тока. Предохранители ставятся обычно у зажимов
источника тока и в тех местах, где изменяется поперечное сечение
проводника. Главные части любого предохранителя: изоляционный
корпус с контактами (рис. 88) и сменная плавкая вставка — пробка
(рис. 89) или пластина (рис. 90).
73
В технике приходится часто встречаться с термином «плотность
тока». Плотностью тока называется отношение силы тока к площади
поперечного сечения провода:
= . , . . а/мм2.
О
Пример 24. Сколько теплоты выделится в электрическом нагревательном
приборе в течение 2 мин., если сопротивление нагревателя 20 ом, а сила тока,
проходящего через него, 6 а?
Решение. В соответствии с формулой 24:
Q = 0,24 RRt = 0,24-62-20-2-60 = 0,24-36-20-120 = 20 436 мал. калорий 1.
Задали для самостоятельного решения
Определить, какое количество тепла выделится током в нагре-
ваемом теле с сопротивлением R в течение t минут, если сила тока
в этом приборе равна I. Значения I, R и t даны в таблице XII.
Таблица XII
в ом t в мин. I в а
5 .1 40
10 2 20
20 3 10
40 4 5
80 5 2
1 Малая калория представляет такое количество тепла, которое может 1 г
®оды нагреть на 1° С. Большая калория равна 1 000 малых калорий.
®®®®®®®®®®®®®®®®®®®®®®®®S®
ГЛАВА III
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И АККУМУЛЯТОРЫ
24. Гальванические элементы
Электрический ток, проходя по какому-либо жидкому провод-
нику (электролиту), например по раствору любой соли, разлагает его
на две части. Явление химического разложения электролита назы-
вается электролизом; пластинки, опущенные в электролит,
к которым подводится напряжение, называются электродами.
Электрод, соединенный с положитель-
ным полюсом электрического генера-
тора, называется анодом, а электрод,
соединенный с отрицательным полюсом
генератора, — катодом (рис. 91).
Объяснение явления электролиза
состоит в том, что электрический ток
в жидких проводниках представляет
собой не упорядоченное движение сво-
бодных электронов,как это происходит
в металлах, а два противоположно на-
правленных потока положительно и отри-
цательно заряженных ионов.
Ионом называется атом, потерявший или получивший один
или несколько электронов и потому переставший быть электриче-
ски нейтральным.
Ионизация атомов происходит в тот момент, когда при раство-
рении вещества его молекулы под влиянием молекул воды распа-
даются на составные части. При распадении молекул электроны
распределяются неравномерно. Те атомы и группы атомов, у кото-
рых электронов окажется меньше, будут иметь положительный
заряд, а другие, на которых перейдет излишек электронов, будут
заряжены отрицательно. Подводимый к электродам электрический
ток создает между ними электрическое поле. Последнее
вызывает движение ионов, которые при соприкосновении с электро-
дами отлагают на последних свои химические вещества. Известно,
что тела, заряженные одноименным электричеством, взаимно оттал- -
киваются, а заряженные разноименным электричеством — взаимно
75
притягиваются. Следовательно, при электролизе на катоде должны
выделяться положительно заряженные ионы, а на аноде—отрицатель-
но заряженные. Этим и объясняется наличие двух потоков ионов.
Процесс электролиза весьма широко используется в производ-
стве для покрытия металлических предметов, легко поддающихся
окислению, металлами, трудно окисляющимися, например слоем золота,
серебра, никеля и пр., а также для электрической очистки металлов.
С точки зрения химического проявления электрического тока
все проводники можно разделить на две группы: а) проводники,
не показывающие химических изменений во время прохождения
электрического тока, и б) проводники, разлагающиеся при прохож-
дении через них электрического тока. К проводникам первого рода
относятся металлы, сплавы и уголь, к проводникам второго рода —
растворы солей, кислот и оснований.
Если возможно превращение электрической энергии в химиче-
скую, то, естественно, возникает вопрос, нельзя ли создать и обрат-
ный процесс, т. е. превращать химическую энергию в электрическую.
Оказывается, это явление вполне возможно и по времени было
открыто даже раньше электролиза. Профессор анатомии Гальвани
еще в 1786 г., препарируя лягушку, разрезал ее на части и поло-
жил на стол. На том же столе лежал нож. Этим ножом Гальвани
прикоснулся к препарированной лягушке, и внезапно мышцы ее
сократились и лапки сдвинулись. Опыт был повторен в другой
форме: лапки лягушки были привешены к железным перилам бал-
кона на медном крючке; каждый раз, как мышцы лягушки касались
перил балкона, происходило их сокращение. Объясняя это явление,
Гальвани утверждал, что причина его лежит в особом электричестве,
которое находится в мышцах и нервах животных. Однако эта
теория вскоре была опровергнута физиком Вольта, который обратил
внимание на то, что в опытах Гальвани провода состояли* из двух
металлов. Он сделал заключение, что электричество возникает при
соприкосновении двух металлов. Помещая пластинки из разных
металлов в кислоту, он получил источник длительного электри-
ческого тока, в котором химическая энергия превращалась в электри-
ческую. Такой источник электрической энергии, состоящий из двух
металлических пластинок, помещенных в кислоту, был назван в
честь ученого Гальвани гальваническим элементом. Сле-
довательно, гальванический элемент — химический источник электри-
ческой энергии.
Прибор, устроенный Вольта для получения электрического тока,
состоял из медных и цинковых кружков, между которыми были
помещены кружки из сукна, смоченного кислотой. Каждая пара
(медь, цинк и кислота между ними) представляла собой галь-
ванический элемент, и все эти элементы были соединены последо-
вательно в батарею, которая называлась вольтовым столбом.
Таким образом, простейший элемент Вольта состоит из медного и
цинкового электродов, погруженных в раствор серной кислоты
(рис. 92).
Медь при этом оказывается заряженной положительно, а цинк
отрицательно. Если оба электрода соединить проводником, то можно
наблюдать электрический ток.
76
Рис. 92. Элемент
Вольта:
Си — медная пласти-
на; Zn — цинковая
пластина; H2SO4 —
серная кислота
Во время прохождения электрического тока по элементу цинко-
вая пластинка начинает растворяться, а медная не изменяется. Зна-
чит, причиной появления электродвижущей силы служит растворе-
ние цинка в растворе серной кислоты. Следовательно, можно сде-
лать вывод, что электродвижущая сила развивается в гальвани-
ческом элементе только в результате химических взаимодействий
разнородных тел, а электрическая энергия может быть получена
до тех пор, пока не израсходуется весь запас химической энергии
элемента.
Величина электродвижущей силы гальвани- ппп
ческого элемента зависит только от материала Qu~IZn
электродов и химического состава электролита
и не зависит от размеров отдельных частей
элемента, количества налитой в элемент жид-
кости, а также от крепости раствора. В частности,
величина электродвижущей силы элемента Воль-
та равняется приблизительно 1 в.
Электрический ток, получаемый от гальва-
нических элементов, есть ток постоянный, и к
нему относятся все законы, которые были рассмо-
трены в главе И.
Электродвижущая сила элемента будет рас-
ходоваться на преодоление внутреннего сопро-
тивления и сопротивления внешней цепи, т. е. будет
поддерживать напряжение на зажимах элемента и покрывать па-
дение напряжения внутри элемента.
E—Uo-\-U,
где Е — электродвижущая сила элемента;
Uo — падение напряжения внутри элемента;
U — напряжение на зажимах элемента.
где 7—сила тока;
г0— внутреннее сопротивление элемента.
Сила тока, по закону Ома, для замкнутой цепи будет равна
Е

R
где R — сопротивление всей цепи и равно сумме внутреннего и
внешнего сопротивлений.
7? = г0 4- R1-
где 7?! — внешнее сопротивление.
Следовательно, величинами, характеризующими данный элемент,
являются величина его электродвижущей силы и величина внутрен-
него сопротивления. Сила тока есть величина производная, завися-
щая от значения электродвижущей силы и общего сопротивления
замкнутой электрической цепи.
77
Если внешняя цепь элемента не замкнута, сила тока равна нулю;
никакой химической реакции в это время не наблюдается.
Условное обозначение гальванических элементов на схемах и
чертежах указано на рис. 93.
Особого внимания при рассмотрении гальванических элементов
заслуживает вопрос поляризации электродов. Если простей-
ший элемент Вольта (рис. 92) замкнуть на внешнее сопротивление,
то можно заметить, что с течением времени сила тока будет по-
степенно уменьшаться. Это уменьшение силы тока объясняется
явлением поляризации электродов, происходящим внутри элемента.
Как уже известно, электрический ток в жидких проводниках сопро-
вождается явлением электролиза, причем водород, выделяясь на
медном электроде, постепенно покрывает его поверхность. При этом
процессе замечаются два явления: 1) увеличение внутреннего сопро-
тивления элемента вследствие плохой проводимости водорода и
Рис. 93. Графическое
изображение элементов
и аккумуляторов
Рис. 94. Поляризация элементов:
1 — сосуд; 2, 3 — электроды
2) уменьшение электродвижущей силы элемента за счет возникно-
вения противоположно направленной по отношению к электродви-
жущей силе элемента электродвижущей силы поляризации.
Процесс появления электродвижущей силы поляризации' можно
объяснить на следующем опыте. Если в сосуд (/) (рис. 94) со сла-
бым раствором соли опустить два совершенно одинаковых электрода
(2) и (3), например платиновых, то, как уже известно, никакого
элемента не получится. Если теперь через этот аппарат пропустить
электрический ток, то вследствие разложения электролита на катоде
начнет выделяться водород, а на аноде — кислород. Вследствие
химических реакций электроды будут уже неодинаковы, и если
теперь внешнюю цепь разомкнуть, а электроды (2) и (3) соединить
проводником, то можно заметить наличие электрического тока,
причем он имеет направление от анода к катоду. Следовательно,
в данном случае появилась новая э. д. с., которая и называется
электродвижущей силой поляризации, причем, как видно, она
имеет направление, противоположное э. д. с. Такой же процесс по-
явления э. д. с. поляризации наблюдается и в гальванических эле-
ментах.
Для уничтожения явления поляризации в гальванических эле-
ментах принимаются специальные меры, которые сводятся к тому,
что электроды, подвергающиеся поляризации, окружают особым
веществом, которое содержит большое количество кислорода и кото-
рое легко вступает в соединение с водородом. Эти вещества, пре-
пятствующие поляризации, называются деполяризат орами,
78
а самый процесс, препятствующий поляризации, носит название депо-
ляризации элементов. Деполяризаторами могут быть как.
твердые, так и жидкие тела.
25. Элемент Даниэля
В гальваническом элементе Даниэля, названном так по имени
изобретателя, электродами служат цинк и медь, электролитом —
слабый раствор серной кислоты, деполяризатором — раствор медно-
го купороса.
Конструкция элемента изображена на рис. 95. В стеклянную,
обычно круглой формы банку с десятипроцентным раствором сер-
ной кислоты погружен цинковый электрод, изготовленный в виде
цилиндра. Внутри цинкового электрода размещается сосуд из по-
ристой глины с насыщенным раствором медного купороса. В этом
сосуде находится и второй электрод — медь. В элементе Даниэля„
как и в элементе Вольта, медный
электрод является положительным
(анод), а цинковый — отрицательным
(катод). Электродвижущая сила эле-
мента Даниэля равна приблизительно
1,1 в, а внутреннее сопротивление —
примерно 1 ом.
При работе элемента расходуется
цинк и медный купорос, так как в
результате разложения серной кисло-
ты при прохождении электрического
тока водород, перемещаясь к мед-
ному электроду, проходя через поры
глиняного сосуда, вступает в сое^
вытесняя из него медь, которая и отлагается на медном электроде.
Следовательно, на аноде выделяется медь, а не водород, вследствие
чего элемент не поляризуется, а потому может длительно работать
без заметного уменьшения электродвижущей силы.
Для поддержания насыщенного раствора медного купороса не-
обходимо добавлять в него кристаллы медного купороса. Источни-
ком энергии в данном элементе является реакция превращения
цинка в сернокислый цинк.
Цинк, применяемый как в этом элементе, так и в других типах
гальванических элементов, часто подвергается специальной обра-
ботке для устранения влияния примесей металлов (железо, свинец
и др.), которое вызывает саморазряд элемента, т. е. расход частей
элемента при разомкнутой внешней цепи. Это явление устраняется
покрытием поверхности цинка ртутью (амальгамирование).
Цинк
Рис. 95. Элемент
Раствор серной
кислоты
Медь
Глиняный сосуд
с раствором мед-
ного купороса
Даниэля
с медным
купоросом,
26. Элемент Лекланше
В гальваническом элементе Лекланше (рис. 96), названном
в честь изобретателя, электродами служат цинк и уголь, электро-
литом — раствор нашатыря и деполяризатором — перекись марганца.
Положительным электродом (анодом) является уголь, а отрицательным,
79
Рис. 96. Элемент Лекланше:
1— уголь; 2— цинк; 3 — нашатырь;
4—агломерат; 5—сосуд; 6—прокладка
(катодом) — цинк. Цинковый электрод изготовляется в виде ци-
линдрической палочки. Угольный электрод применяется в виде
пластины, к которой с обеих сторон прикрепляются мешочки из
редкой ткани с перекисью марганца; к последней для увеличения
проводимости добавляется толченый уголь. Иногда деполяризатор
изготовляется в виде пластин, спрессованных из смеси кокса и пере-
киси марганца; подобная пластина называется агломератом. Для
устранения возможцости внутреннего соединения между цинковой
палочкой и пластиной агломерата они разделяются фарфоровой или
деревянной прокладкой.
Электродвижущая сила элемента Лекланше—1,45 в, внутрен-
нее сопротивление — от 0,3 до 0,5 ом, а с течением времени может
увеличиться до 5 ом. В результате
разложения нашатыря освобождается
хлор, который, соединяясь с цин-
ком, переводит его в хлористый цинк;
эта реакция и является источником
энергии в данном элементе. Освобож-
дающийся водород поглощается пе-
рекисью марганца. Несмотря на на-
личие деполяризатора, элемент Лек-
ланше при длительной работе поля-
ризуется, т. е. его э гектродвижущая
сила уменьшается, а внутреннее со-
противление увеличивается. Однако
при размыкании электрической цепи
величина электродвижущей силы бы-
стро восстанавливается, элемент как
бы «отдыхает». Следовательно, эле-
мент Лекланше не годится для уста-
новок с длительным рабочим режимом,
но удобен для работы при непродол-
жительном режиме.
В войсковой практике находят применение элементы, изготов-
ленные по типу Лекланше и называемые сухими, водоналивными и
сухоналивными элементами.
Конструкция сухого элемента изображена на рис. 97.
Электролит превращается в кашицеобразную или студенистую массу
путем прибавления к нему древесных опилок, гипса или муки.
Элемент собирается в цинковой коробке, которая является в
то же время отрицательным полюсом элемента (катод).
Цинковая коробка снаружи покрыта картонной пропарафиниро-
ванной коробкой; верх элемента залит особой мастикой; медный
зажим, укрепленный посередине верхней части элемента и соединен-
ный с угольным стержнем, является положительным электродом, а
провод, соединенный с цинком, является его отрицательным
электродом.
Электродвижущая сила сухого элемента—1,45 в, а внутреннее
сопротивление— около 0,5 ом.
Сухой элемент всегда готов к употреблению, прост в обращении
и не требует за собой почти никакого ухода. Однако он обычно
80
не выдерживает длительного хранения на складах, саморазряжается
или высыхает.
Водоналивной гальванический элемент состоит,
подобно сухому, из картонной пропарафинированной коробки четы-
рехгранной формы, в которую вложена такой же формы цинковая
коробка. На дно цинковой коробки положен лист пропарафиниро-
ванного картона,
ный в холщевой
и кокса.
Пространство
а затем вставлен угольный стержень, заключен-
мешочек, заполненный смесью перекиси марганца
Поверх опилок на-
s'
между мешочком и цинком заполнено древесными
опилками, перемешанными с сухим нашатырем. ~
ложен кусок картона, и сверху элемент залит
расплавленной изоляционной смолкой. Внутрь
элемента вставлена стеклянная или фарфоровая
трубочка, служащая для заливки его водой.
Кроме того, в опилки вставлена маленькая
стеклянная трубочка, служащая для выпуска
из элемента газов, образующихся при хими-
ческой реакции, происходящей внутри элемента
под действием раствора нашатыря. К электро-
дам элемента припаиваются выводные изоли-
рованные проводники или зажимы. Уголь, как
всегда, дает положительный полюс, а цинк —
отрицательный.
Чтобы подготовить элемент к действию, его
надо зарядить.Для этого, прочистив предвари-
тельно тонкой проволочкой отверстие газовой
трубки, необходимо вынуть пробку из большой
трубки и постепенно вливать в нее воду так,
чтобы она успевала впитываться. Температура
воды должна быть комнатной. До зарядки
отверстие трубочки должно быть всегда закрыто
пропарафинированной пробкой, предохраняющей
элемент от доступа влаги и тем препятствую-
щей самозарядке элемента. Вливать воду сле-
дует до тех пор, пока она
опускаться в
Рис. 97. Сухой эле-
мент:
1 — цинковая коробка;
2 — угольный стержень;
3 — электролит; 4—агло-
мерат; 5—пропарафини-
рованный картон; 6 —
зажимы
не перестанет
трубочке. Затем надо элемент
обтереть и оставить примерно на один час с тем, чтобы вода
успела впитаться. После этого необходимо снова подливать воду
небольшими порциями, пока впитывание не прекратится совершенно.
По прекращении впитывания воды элемент следует тщательно
обтереть и закрыть отверстие пробкой. Через 6 часов после этого
элемент может быть поставлен на работу.
Процессы, происходящие внутри элемента, аналогичны с описан-
ными для элемента Лекланше.
Сухоналивной элемент отличается от водоналивного тем,
что заполнен чистыми древесными опилками. При зарядке он за-
ливается не водой, а заранее заготовленным раствором нашатыря.
Электролит наливается в элемент перед его использованием.
Гальванические элементы необходимо хранить в сухих отаплива-
емых помещениях при температуре не ниже 0°.
6 Электротехнические средства
81
27. Включение элементов в батареи
Несколько элементов, соединенных в группу, образуют бата-
рею элементов. При последовательном соединении нескольких
элементов общая величина электродвижущей силы батареи равна
сумме электродвижущих сил отдельных элементов. При по-
следовательном соединении нескольких элементов в батарею
общее внутреннее сопротивление батареи равняется сумме внут-
ренних сопротивлений всех элементов. В случае последователь-
ного соединения в батарею одинаковых гальванических элементов
общая величина электродвижущей силы батареи и величина внут-
реннего сопротивления ее будут в п раз больше соответствующих
пЕх и «г0, где — электро-
движущая сила одного эле-
мента, а г0 — его внутреннее
сопротивление. В этом слу-
чае при включении батареи
на внешнее сопротивление
Rr сил# тока батареи опре-
делится по формуле:
значении для одного элемента, т. е.
+
Рис. 98. Последовательное соединение эле-
ментов
nF
/= . (25)
ПГ0 + R1
Полагая, что наивыгод-
нейшее соединение элементов
в батареи — это такое соеди-
нение, при котором полу-
чается максимальная сила
тока во внешней цепи, из рассмотрения формулы 25 видно, что
последовательное соединение гальванических элементов выгодно
использовать в том случае, когда величина внешнего сопротивле-
ния значительно больше внутреннего сопротивления батареи.
Пример 1. Определить силу тока в замкнутой электрической цепи, состоя-
щей из батареи в шесть одинаковых последовательно соединенных гальвани-
ческих элементов и внешнего сопротивления 85,2 ом (рис. 98, схема). Электро-
движущая сила одного элемента—1,45 в, а внутреннее сопротивление — 0,3 ом.
Реш ение:
1. Электродвижущая сила батареи:
Е5 = пЕг = 6-1,45 = 8,7 в.
2. Внутреннее сопротивление батареи:
гобщ = пго = 6-0,3 = 1,8 ом.
3. Общее сопротивление замкнутой электрической сети:
R = пг04- 7?! = 1,8 -|- 85,2 — 87 ом.
4. Сила тока в цепи, по закону Ома:
82
Задачи для самостоятельного решения
Определить силу тока в замкнутой электрической цепи, состо->
ящей из п последовательно соединенных одинаковых гальваниче-
ских элементов и внешнего сопротивления R}. Значения — n,Rr,
Ех, г0, где Ег и г0 соответственно электродвижущая сила и внут-
реннее сопротивление одного элемента, следует взять любые из
таблицы XIII.
Таблица XIII
п В ОМ Е-1 в в г0 в ом
3 10 1,1 1
5 20 1,45 0,5
10 30 0,3
20 40
30 50
В практике инженерных войск можно встретить источник элек-
трической энергии в виде гальванических элементов в так назы-
ваемых карманных фонарях. Здесь применяется батарея из
трех последовательно соединенных сухих гальванических элемен-
тов. Электродвижущая сила батареи колеблется от 4,2 до 4,35 в,
а внутреннее сопротивление — около 1,5 ом; вес батареи — 0,12 кг.
При параллельном соединении нескольких одинаковых гальва-
нических элементов электродвижущая сила батареи будет равна
электродвижущей силе одного элемента, но внутреннее сопротивле-
ние батареи уменьшается в т раз, где т— число элементов, вклю-
ченных параллельно.
Необходимо отметить, что включать параллельно гальваниче-
ские элементы с разными электродвижущими силами не следует,
так как при этом появятся электрические токи между элемен-
тами, даже при разомкнутой внешней цепи, причем электрический
ток от элемента с большей электродвижущей силой пойдет через
элемент с меньшей электродвижущей силой; для внешней цепи
этот электрический ток бесполезен.
Уменьшение значения внутреннего сопротивления батареи против
величины одного элемента объясняется законами параллельного
соединения сопротивлений.
Сила тока батареи, в соответствии с законом Ома, при включе-
нии ее на внешнее сопротивление Rr определяется по формуле:
Е.
(26)
где Ег — электродвижущая сила элемента;
г0 — внутреннее сопротивление элемента:
т — число одинаковых элементов, включенных на параллель-
ную работу;
Rr — внешнее сопротивление.
6*
83
Пример 2. Определить силу тока в замкнутой электрической цепи, состо-
ящей из батареи в шесть одинаковых параллельно соединенных гальванических
элементов и внешнего сопротивления 0,13 ом (рис. 99, схема). Электродвижу-
щая сила одного элемента 1,1 в, а внутреннее сопротивление — 1 ом.
Рис. 99. Параллельное соединение
элементов
Решение. В соответствии с фор-
мулой 26:
Рассматривая формулу 26 с точки
зрения наивыгоднейшего типа соеди-
нений элементов в батарею, видно,
что параллельное соединение галь-
ванических элементов хорошо при-
менять в тех случаях, когда
внешнее сопротивление цепи очень
мало.
Задачи для самостоятельного решения
Определить силу тока в замкнутой электрической цепи, состо-
ящей из батареи в т параллельно соединенных гальванических
элементов и при наличии внешнего сопротивления Rv.
Электродвижущая сила элемента — Ег, а внутреннее сопро-
тивление— г0. Значения т, Rr, Ег и г0 можно взять любые из
таблицы XIV.
Таблица XIV
т в пгт. Ri в ом Ei в в г0 в ом
3 0,1 1,45 1
5 0,2 1,1 0,5
10 0,05 0,3
20
30
Если внешнее сопротивление цепи не очень велико, но и не
особенно мало, то наивыгоднейший способ соединения гальвани-
ческих элементов в батареи — это смешанное соединение,
когда можно подобрать элементы в группы так, что внутреннее
сопротивление батареи будет примерно равно внешнему сопротив-
лению.
При смешанном соединении электродвижущая сила батареи
определяется числом элементов, соединенных последовательно в
группу, а именно: она равна сумме их электродвижущих сил; при
этом также увеличится внутреннее сопротивление группы. Чтобы
уменьшить внутреннее сопротивление батареи, надо взять несколько
84
таких групп и соединить их параллельно. Сила тока при включении
такой системы на внешнее сопротивление определится по формуле:
п-Ег
—° + ^
т
(27)
где Ег — электродвижущая сила одного элемента;
п— число элементов, соединенных последовательно в группу;
т — число групп, включенных параллельно;
г0 — внутреннее сопротивление одного элемента;
Rr— внешнее сопротивление.
Пример 3. Шесть сухих элементов включены на внешнее сопротивление
в 1 ом, причем они соединены в две группы, по три элемента в каждой
(рис. 100). Определить силу тока, если э. д. с. элемента 1,4 в, а г0 — 0,5 ом.
Решение. В соответствии с формулой 27 бу-
дем иметь:
3-1,4 4,2
0,5-3 . " 1,75 ~2’4 а-
2 +
Задачи для самостоятельного
решения
л,
ПЛЛЛПг
Батарея из т групп по п последова- Рис. 100. Смешанное со-
тельно соединенных гальванических элемен- единение элементов
тов включена на сопротивление Rv Опре-
делить силу тока в цепи, если э. д. с. одного элемента — ^, а
внутреннее сопротивление его — г0. Данные взять любые из
таблицы XV.
Таблица XV
т групп п шт. у?! В ОМ в в rQ в ом
2 4 2 1,4 1
3 3 1,5 1,1 0,5
4 2 1 0,3
28. Аккумуляторы
Аккумуляторы, так же как и гальванические элементы, со-
стоят из пары электродов, опущенных в электролит. Аккумуляторы
сами электрической энергии не производят и могут лишь собирать
и запасать (аккумулировать) ее. Назначение аккумулятора — соби-
рать электрическую энергию, превращать ее в химическую и отда-
вать обратно в форме электрической.
Аккумулятор нуждается в зарядке от постороннего электри-
ческого генератора, и, получив заряд, он становится уже как бы
обычным элементом. Вот почему аккумуляторы часто называют
вторичными гальваническими элементами.
Действие аккумулятора основано на использовании явления по-
ляризации электродов. Мы уже знаем, что при поляризации э. д. с.
85
может в замкнутой цепи создать электрический ток при наличии
поляризованных электродов.
Если взять две свинцовые пластины и опустить их в раствор
серной кислоты, то при подведении к ним тока от какого-либо
электрического генератора раствор будет разлагаться, причем на
пластине, соединенной с положительным полюсом, будет выде-
ляться кислород, окисляющий поверхность пластины; на другой
же пластине, соединенной с отрицательным полюсом, будет выде-
ляться водород; последний частью поглощается этой пластиной,
и если она была покрыта окисью, то раскисляет последнюю, пре-
вратив ее в металлический свинец («губчатый свинец»), а часть во-
дорода может улетучиться наружу. После этого процесса мы будем
иметь чистый свинец и окись свинца, помещенные в электролите,
т. е. элемент. Такой прибор называется аккумулятором. Если теперь
соединить пластины проводником, то пойдет электрический ток, но
уже в обратном направлении, чем зарядный ток, а именно в на-
правлении от пластины, покрытой окисью. Этот процесс называется
разрядкой аккумулятора; химические реакции при этом происходят
в обратном порядке: водород выделяется уже на той пластине, на
которой ранее выделялся кислород, и, химически соединяясь с по-
следним, образует воду; поверхность пластины постепенно раски-
сляется; кислород же воздействует на другую пластину и поне-
многу окисляет ее поверхность.
Как только поверхности обеих пластин придут в одинаковое
состояние, действие аккумулятора прекращается, и он нуждается в
новой зарядке.
Кроме кислотных аккумуляторов, существуют еще так назы-
ваемые щелочные аккумуляторы с железо-никелевыми
пластинами. Подробнее о конструктивном выполнении обоих типов
аккумуляторов будет сказано дальше, а сейчас необходимо оста-
новиться на рассмотрении основных величин, характеризующих
аккумулятор как электрический генератор.
Химический процесс, происходящий в кислотном аккумуляторе,
следующий:
Разряд: положительная пластина —
РЬО, + H2SO4 4- 2Н = PbSO4 + 2Н,О;
отрицательная пластина —
Pb + SO4 = PbSO4.
Заряд: положительная пластина —
PbSO4 + SO4 + 2Н2О = РЬО2 + 2H2SO4;
отрицательная пластина —
PbSO4 + 2Н = Pb + H2SO4.
Аккумуляторы характеризуются, как и гальванические элементы,
величиной э. д. с. и внутреннего сопротивления. Однако необхо-
димо заметить, что величина внутреннего сопротивления аккумуля-
. 86
торов имеет весьма малое значение, обычно не превышающее деся-
тых и даже сотых и тысячных долей ома. Для аккумулятора
весьма важное значение имеет сила тока, как зарядного, так и
разрядного.
Емкость аккумулятора определяется произведением силы тока в
амперах на время в часах; причем, если рассматривать процесс раз-
ряда, то надо брать силу разрядного тока и время разряда, и тогда
получается разрядная емкость аккумулятора.
&> = Л>-Д. (28)
где Qp — разрядная емкость в ампер-часах;
/р — сила разрядного тока в амперах;
—время разряда в часах.
Если рассматривать процесс заряда, то количество электриче-
ства, которое необходимо затратить для заряда аккумулятора,
называется его зарядной емкостью.
фз = Д-Д, (29)
где Q3 — зарядная емкость в ампер-часах;
Д — сила зарядного тока в амперах;
Д — время заряда в часах.
Разрядная емкость всегда меньше зарядной.
Отношение разрядной емкости к зарядной называется отда-
чей аккумулятора и обозначается буквой т;к.
г|к=^-- (30)
Уз
Электрическая емкость аккумуляторов зависит от количества
активной массы на пластинах электродов, т. е. от количества ки-
слорода, запасаемого положительными пластинами, а отчасти и от
степени разрыхленности отрицательных пластин. Емкость аккуму-
лятора зависит также от режима разряда.
Коэфициентом полезного действия аккумулятора называется
отношение работы, отданной аккумулятором при разряде, к работе,
затраченной во время заряда:
(31)
Аз Д-£Д-Д
Соединение аккумуляторов в батареи производится точно таким
же образом, как и гальванических элементов (рис. 98—100).
Обозначение аккумуляторов на чертежах и схемах также по-
добно гальваническим элементам (рис. 93).
29. Кислотные аккумуляторы
Принцип действия кислотных или, как их иначе называют,
свинцовых аккумуляторов был уже указан выше. Эти
аккумуляторы состоят из двух свинцовых электродов, опущенных
87
в раствор серной кислоты. Так как емкость аккумулятора зависит
от количества активной массы, вступающей в химическое соедине-
ние, то для увеличения емкости стараются увеличить поверхность
пластин, не нарушая, однако, прочности их. Кроме того, про-
изводят так называемое формование пластин. Процесс формовки
заключается в том, что аккумуляторы заряжают и разряжают не-
сколько десятков раз — при этом пластины как бы разрыхляются;
окиси проникают уже на большую глубину пластины, и емкость
Рис. 101. Соединение пла-
стин аккумуляторов
аккумулятора возрастает в несколько раз.
Положительные пластины кислотных аккумуляторов с перекисью
свинца имеют темнокоричневый цвет, а отрицательные с губчатым
свинцом — светлосерый цвет.
Для повышения емкости аккумулятора,
кроме увеличения площади пластин, уве-
личивают их число, помещая положитель-
ные пластины между отрицательными и
соединяя их параллельно (рис. 101).
Положительные пластины помещаются
между отрицательными для того, чтобы
они не покоробились, работая с обеих
сторон, так как иначе, если подвергнуть
действию тока только одну поверхность
положительной пластины, она легко ко-
робится вследствие своей специфической
конструкции. Таким образом, в кислотном
аккумуляторе отрицательных пластин всег-
да на одну больше, чем положительных.
Сосуды, куда помещаются пластины и
раствор кислоты, должны быть, естествен-
но, кислотоупорны, а потому выполняются
из стекла, эбонита или дерева, выложен-
ного внутри свинцом. Пластины разме-
щаются в сосуде таким образом, чтобы
они не доставали его дна, потому что выпадающая из пластин масса,
опускаясь на дно, может замкнуть пластины разной полярности,
т. е. произвести короткое замыкание.
Для предупреждения касания пластин друг с другом, например
при покоробливании их или замыкании выпадающей массой, между
ними вставляются изоляционные прокладки из дерева, эбо-
нита и т. п.
Электролитом, как уже известно, служит раствор серной кис-
лоты, которая берется удельным весом 1,18—1,2, что соответствует
23—24° по Бомэ. Из рассмотрения химических реакций следует,
что при разряде аккумулятора количество серной кислоты в элек-
тролите уменьшается, так же как и плотность раствора; при заряде,
наоборот, кислота возвращается в раствор, и его плотность повы-
шается.
Необходимо помнить, что при разряде ток внутри аккумулятора
идет от минуса РЬ к плюсу РЬО2, а при заряде — в обратном направ-
лении. Внутреннее сопротивление кислотных аккумуляторов очень
незначительно — тысячные доли ома.
88
Электродвижущая сила заряженного аккумулятора в среднем:
равна 2—2,1 в. В начале разряда напряжение на зажимах аккуму-
лятора быстро падает до 1,95 в, затем повышается и в процессе
работы падает до 1,8 в. Если разряжать аккумулятор дальше, то
напряжение резко падает. Заряд быстро поднимает напряжение до
2,15 в, медленнее до 2,3 в и к концу заряда быстро до 2,6—2,7 в.
Кривые заряда и разряда кислотного аккумулятора видны на
рис. 102 (слева).
Разряд аккумулятора никогда не производится до .того, чтобы
оба электрода получились одинаковыми; разряд останавливается,
когда напряжение на зажимах аккумулятора станет равным 1,8 в,.
во избежание порчи пластин, которые могут покрыться белым нале-
том сернокислого свинца (сульфатация пластин). Плотность электро-
лита, как уже указывалось выше, понижается примерно до 22° Бомэ.
Рис. 102. Кривые заряда и разряда кислотного и щелочного аккумуляторов
При заряде при повышении напряжения до 2,7 в начинается:
энергичное «кипение», выделение газов в аккумуляторе, а плотность
электролита повышается примерно до 25—26° Бомэ.
При прохождении через аккумулятор тока силой выше некото-
рой предельной величины, пластины его от нагревания могут поко-
робиться и находящаяся в них масса выкрошится. Поэтому завод,
изготовляющий аккумулятор, указывает не только его емкость, но
и максимальную силу разрядного и зарядного тока.
Таким образом, при емкости в 250 а-ч и максимальной силе
тока при разряде в 50 а можно, следовательно, брать такой ток
в течение 5 час., ток же силой в 5 а в течение 50 час. Однако
надо отметить, что при малых силах тока при заряде и разряде
емкость аккумулятора несколько увеличивается. Отдача кислотного
аккумулятора по количеству электричества равна приблизительно
0,85, а коэфициент полезного действия в среднем 0,75.
30. Щелочные аккумуляторы
Кроме кислотных аккумуляторов, большое распространение полу-
чили щелочные аккумуляторы, названные так потому, что
электролитом в них служит щелочь — раствор едкого калия (КОН)
89
плотностью 23—24° по Бомэ, что соответствует удельному весу
1,18—1,2. На практике применяются щелочные аккумуляторы двух
типов: железо-никелевые Эдиссона и кадмиево-никелевые Юнгнера,
отличающиеся друг от друга составом электродов. На наших
заводах изготовляются щелочные аккумуляторы по типу Юнг-
нера. Пластины выделываются в виде железных решеток, имею-
щих сетчатые никелированные карманы, заполняемые активной мас-
сой. Для заполнения положительных пластин применяется масса,
состоящая из водной окиси никеля с прибавлением для увеличения
• Д Пробна
Рис. 103. Устройство щелочного аккумулятора:
А,1— сосуд железный; 2 — пластины плюсовые; 3— пластины минусовые; £ —пробка;
4а — трубка резиновая; 4б — кольцо резиновое; 5— бори плюсовый; 5а — гайка; 5б — кол-
агачок металлический; 5в — сальник; бг— шайба фасонная; 6 — борн минусовый;
15а — шайба; 65 — колпачок эбонитовый; 6в — сальник; 6г — шайба эбонитовая; 6д — шай-
^5а металлическая; 7— изоляция боковая; 8— цапфа; 8а— изоляционная втулка; 9—
эбонитовая изоляционная палочка
Б. 1 — пластина; 2— брикет; 3 —ребро короткое; 4 — ребро длинное; 5—мостик; 6—борн
проводимости графита. Отрицательные пластины заполняются мас-
сой, состоящей из железа с примесью кадмия. Благодаря указан-
ной конструкции электродов массы их свободно взаимодействуют
с электролитом. Для увеличения емкости аккумулятор имеет не-
сколько пластин—отрицательных и положительных (рис. 103). Все
пластины помещаются в железных никелированных или стальных
сосудах, имеющих такие же крышки, причем все швы и крышки
скрепляются с помощью сварок. Для изоляции пластин одна от
другой употребляются эбонитовые прокладки. В крышке сосуда
имеются отверстия для вывода пластин и для наливания электро-
лита; последнее отверстие закрывается пробкой. На крышке
делаются отметки «плюс» и «минус», соответствующие поло-
жительным и отрицательным электродам. Число положитель-
ных пластин в одних аккумуляторах вдвое больше, чем отрица-
тельных, а в других конструкциях число положительных пластин
90
на одну больше числа отрицательных, причем положительные пла-
стины выполняются массивнее, чем отрицательные. Увеличение числа
положительных пластин объясняется химическими реакциями, про-
исходящими в аккумуляторе.
Период работы Железный электрод Электролит Никелевый электрод
В начале действия . Заряд . . . Разряд . . Fe(OH)2 Fe(OH)2-j-H2=Fe-j-2H2O Fe+O+H2O=Fe(OH)2 КОН-1-Н2О 2Ni(OH)2 2Xi(OH)2-|-O=Ni2O34-2H2O Ni,O34-H24-H2O=2Ni(OH)2
Электролит в этих аккумуляторах расходуется крайне медленно,
а едкий калий участия в работе совершенно не принимает; он
играет роль проводника между электродами, и поэтому в аккуму-
ляторы наливают сравнительно малое количество электролита. При
заряде и разряде гидроокись никеля то усиливает степень своего
окисления, получая кислород из электролита, то ослабляет ее, отда-
вая кислород электролиту. Аналогичное явление происходит и на
отрицательной пластине; здесь окись железа то окисляется за счет
кислорода электролита, то восстанавливается до полной химической
чистоты, отдавая кислород тому же электролиту.
Среднее рабочее напряжение при разряде аккумулятора — 1,2 в;
наибольшее напряжение при заряде—1,75 в; конечное напря-
жение при заряде зависит от температуры и силы зарядного
тока.
Кривые изменения напряжения при заряде и разряде видны на
рис. 102, справа. Эти аккумуляторы допускают форсированный заряд;
при этом вначале заряд производят двойной силой нормального за-
рядного тока в течение 60% зарядного времени и затем остальное
время заряжают током нормальной силы. Нормальная сила заряд-
ного и разрядного токов указывается обычно заводом-изготовите-
лем. Из кривых (рис. 102) можно заметить, что при разряде напря-
жение быстро падает до 1,3 и затем медленно до 1,0 в; в этом
случае разряд обычно кончается, но в случае нужды можно раз-
рядить аккумулятор до величины напряжения 0,8 в без вреда для
аккумулятора. При заряде напряжение медленно растет до 1,5 в,
достигая в конце величины 1,75 в.
Внутреннее сопротивление щелочного аккумулятора очень незна-
чительное (сотые доли ома).
Отдача щелочного аккумулятора по количеству электричества
равна приблизительно 0,60—0,75, а к. п. д. в среднем 0,45—0,6.
31. Заряд аккумуляторов
Аккумулятор нуждается в систематическом пополнении израсхо-
дованной энергии, или, как говорят, в зарядке. Аккумуляторы
заряжаются постоянным током. При зарядке положительный полюс
аккумулятора соединяется с положительным полюсом генератора,
91
от которого производится заряд; соответственно соединяются и от-
рицательные полюсы аккумулятора и генератора (рис. 104). Элек-
трическая цепь включает следующие элементы: электрический гене-
ратор, аккумулятор (5), амперметр для определения силы зарядного
тока (3), реостат для регулирования зарядного тока (4) и предо-
хранители (2).
Для измерения напряжения на зажимах аккумулятора включается
вольтметр (6).
Если заряжается не один аккумулятор, а батарея, то и в этом
случае схема заряда
Рис. 104. Схема заряда
аккумулятора:
1 — рубильник; 2 — предо-
хранитель; 3— амперметр;
4— зарядный реостат; 5 —
заряжаемый аккумулятор;
6 — вольтметр
остается та же. При заряде аккумуляторов
строго соблюдается режим, указываемый
обычно в инструкциях заводом-изготовите-
лем, и в частности сила зарядного тока.
Конец заряда определяется по показаниям
вольтметра, по плотности электролита и по
явлению «кипения».
32. Средства для зарядки аккуму-
ляторов
Зарядка аккумуляторов производится от
подвижных электрических станций или на
местных электрических станциях. Особенно
удобно заряжать аккумуляторные батареи
от подвижных зарядно-осветительных стан-
ций постоянного тока (рис. 105).
В состав этих станций входит специаль-
ный комплект имущества для зарядки акку-
муляторных батарей, а распределительное
устройство приспособлено для данной цели
и имеет специальные реостаты.
Заряд происходит при постоянной силе тока, для чего последо-
вательно с батареей включается регулировочное сопротивление —
реостат. В полевых условиях находят применение лишь проволоч-
ные реостаты со скользящим контактом. Реостаты рассчитываются
обычно на действие продолжительной нагрузки. В исключительных
случаях могут быть использованы ламповые реостаты; в этом слу-
чае желательно применять угольные лампы.
Для зарядки аккумуляторов в комплекте зарядно-осветительных
станций имеется следующее имущество:
1) концы одножильного провода — сечением 4 мм2, длиной
0,75 м для соединения аккумуляторных батарей друг с другом
и сечением 4 мм2, но длиной 3 м для присоединения батарей
к распределительному устройству; концы первого типа снабжены
кабельными наконечниками, а второго — кабельными наконечниками
и штепсельными вилками;
2) переносный вольтметр с двумя пределами измерения (до 15 в
и до 150 «) для определения напряжения аккумуляторных батарей
во время и после зарядки;
3) ареометры Бомэ для определения плотности электролита
в заряжаемых аккумуляторных батареях.
92
Ареометр для определения плотности электролита в аккумуля-
торах (рис. 108) малой емкости состоит из стеклянного полого
цилиндрического тела, стержня, представляющего собой узкую стек-
лянную, сверху запаянную трубку с вложенной в нее бумажной
шкалой, и балласта из дроби, помещенного в нижней части тела.
К ареометрам прилагаются специальные стеклянные пипетки, снаб-
женные с одного конца съемным узким наконечником и с другого —
резиновой грушей. Эта конструкция позволяет, помимо прямого
использования ареометра, применять его для определения плотности
электролита в самых маленьких аккумуляторах. Для такого случая
Рис. 105. Зарядка аккумуляторов от подвижной электростанции:
1 — станционный автомобиль; 2 — агрегат; 3 — распределительное устройство;
4— заряжаемые батареи
ареометр помещается в пипетке, которая своим узким наконечником
с присоединенной к ее нижнему концу резиновой трубкой вводится
в отверстие аккумулятора, из которого при помощи резиновой груши
высасывается электролит. Когда ареометр в пипетке начинает сво-
бодно плавать, прекращают всасывание и делают отсчет по арео-
метру; после измерения нажимом груши электролит переливается
обратно в аккумулятор.
Для обслуживания аккумуляторных батарей требуется значи-
тельное количество дистиллированной воды (доливка аккумулятор-
ных батарей, когда уровень электролита понизится; приготовление
свежего раствора для заливки новых батарей). Для перевозки воды
и раствора в комплекте станции имеются стеклянные сосуды с при-
тертой пробкой, емкостью 10 л. Кроме того, имеется сосуд для
93
составления раствора; так как раствор разогревается, то сосуд
должен быть чугунный, железный без ржавчины, глиняный или
эмалированный.
Однако транспортировка дистиллированной воды из тыла не
разрешает полностью вопроса своевременного обеспечения ею заряд-
ных баз. Имеются приборы — дистилляторы, — позволяющие полу-
чать дистиллированную воду на месте. Полевые дистилляторы осно-
ваны пока на весьма несовершенном способе — перегонке, когда для
удаления сравнительно ничтожных примесей (200—300 мг на 1 л)
приходится обращать в пар всю массу воды и затем снова ее кон-
денсировать.
Прежде чем употреблять дистиллированную воду, необходимо
убедиться, что она не содержит вредных для аккумуляторов при-
месей, к которым относятся хлор, аммиак, металлы и органические
вещества. Для пробы на хлор надо иметь 20% раствор ляписа.
В наполненную испытываемой водой пробирку добавляют 2—3 капли
ляписа; отсутствие помутнения указывает на доброкачественность
воды. Для испытания на аммиак к налитой в пробирку воде
добавляют три капли раствора сулемы; доброкачественная вода не
окрашивается.
Остальное имущество и материалы, необходимые при зарядке
аккумуляторов:
1) стеклянная воронка для доливки дистиллированной воды;
2) бумага фильтровальная;
3) бумага полюсная для определения полярности батарей;
4) едкий калий в банках оранжевого стекла с притертой проб-
кой для составления растворов при зарядке щелочных аккумуля-
торов;
5) вазелин для смазки контактов и покрашенных частей батареи,
чтобы предохранить от действия солей; вазелиновое масло для
заливки (несколько капель) в аккумулятор;
6) борная кислота для нейтрализации при неосторожном обра-
щении с щелочью, в случае попадания ее на обмундирование
или части тела, и нашатырный спирт при зарядке кислотных
батарей;
7) ветошь для обтирки батарей.
В случае использования для зарядки аккумуляторных батарей
подвижных станций переменного тока необходимо применять вы-
прямители. Ввиду того что потребная для зарядки мощность срав-
нительно невелика, можно применять газотронные выпрямители.
При использовании местных установок для преобразования элек-
трического тока могут быть применены общеупотребительные уста-
новки: мотор-генераторы, одноякорные преобразователи и ртутные
выпрямители.
33. Аккумуляторные батареи, применяемые в инженерных
войсках
Аккумуляторные батареи находят большое распространение в вой-
сках и употребляются в качестве источников электрической энергии
для переносных фонарей (рис. 106), осветительных установок для
94
командных пунктов (рис. 107), переносных прожекторных станций,,
радиостанций, для пуска в ход двигателей автотракторного парка.
И т. д.
Рис. 106. Щелочные аккумуляторные батареи:
1 — для фонаря типа ДА-1; 2 — для фонаря типа ТА-1
Наибольшее применение в войсковых установках находят щелоч-
ные аккумуляторные батареи, обладающие рядом преимуществ, осо-
бенно ценных в полевых условиях.
Рис. 107. Аккумуляторная батарея для установки освещения
командных пунктов:
1 — батарея аккумулятора; 2— ящик с арматурой; 3—соединитель-
ный конец
Основные преимущества щелочных аккумуляторов сле-
дующие:
1) большая механическая прочность, благодаря чему элементы
отличаются нечувствительностью к механическим воздействиям —
толчкам и сотрясениям;
95
2) большая электрическая выносливость и нечувствительность
,;к случайным коротким замыканиям, перезарядам, недозарядам, остав-
Рис. 108. Ареометр для определения
плотности электролита в аккумуля-
торах небольшой емкости:
1 — общий вид; 2—пипетка; 3—ареометр;
4— наконечник пипетки; 5 —груша;
5 — заливка балласта; 7 — балласт арео-
метра
лению в полузаряженном и раз-
ряженном виде;
3) слабый саморазряд;
4) большой срок службы;
5) отсутствие ядовитых кислот-
ных испарений и возможность гер-
метического закрывания батареи
во время работы;
6) простота обслуживания;
7) весьма малый расход элек-
тролита.
Недостатки:
1) среднее рабочее напряжение
щелочных аккумуляторов гораздо
ниже кислотных, почему, например,
стартерная 12-5 батарея состоит
из шести кислотных или десяти
щелочных аккумуляторов;
2) низкая отдача энергии (не-
обходимо отметить, однако, что
в условиях частых и значительных
перерывов в пользовании бата-
реей отдача щелочных аккумуля-
торов может оказаться не ниже
отдачи кислотных, которые сравни-
тельно быстро саморазряжаются);
3) высокая стоимость, что, од-
нако, компенсируется большим
сроком службы.
Данные щелочных аккумуляторов, изготовляемых в СССР, указаны
в таблице XVI, а данные наиболее употребительных батарей —
в таблице XVII.
Таблица XVI
Основные данные щелочных аккумуляторов
Обозначение стандарта Обозначения по Юнгнеру Обозначения внутризавод- ские Вес аккумуля- тора без элек- тролита в кг Емкость в а-ч Размер в мм Вес с электро- литом в кг Объем электро- лита 1 элем.в л Нормальный зарядный ток в а Нормальный разрядный ток в а
длина ширина без цапф высота без борнов
АКН-2,25 . Си-0,2 А-2 0,250 2,25 20 45 120 0,29 0,04 0,68 0,25
НКН-22 . . Си-2 А-20 1,1 22 30 105 200 1,35 0,25 5,5 2,75
НКН-45 . . Си-4 А-40 2,12 45 52 105 200 2,60 0,48 11 5,65
НКН-60 . . Си-6 А-70 3,750 60 43 128 380 4,55 0,80 16 7,5
НКН-100 . . Си-10 А-100 5,090 100 67 128 330 6,29 1,2 27 12,5
НКН-10 . . ДА-1 А-10 0,6 10 31 80 ПО 0,72 0,12 2,5 1,25
2-ФКН-8-1 . 2ДА-1 I. А-10 1,24 8 64 80 ПО 1,48 0,24 2,3 0,5
2-ФКН-8-П . 2ТА-1 II. А-10 1,24 8 31 160 НО 1,48 0,24 2,3 0,5
96
Таблица XVII
Основные данные батарей щелочных аккумуляторов
Электротехнические средства
Типы батарей « и >>д Я й Й ® И Г>< i напря- еи в в я ф р< Рабочее напря- жение батареи при 8-часовом разряде в в Габариты батарей в мм £ ф я а о м Я ев Н Я К О Сипа разряд- ного тока в а Среднее напря- жение при раз- ряде В 8 Сипа тока, напряжение и время за- ряда
новое назва- ние старое назва- ние й й о н Й «з ню g я 5 ° О % S » м Л S S Н Я И ф g я Я и н ей ю й н о О у ф и я Я я 1 конце i тина с руч- ьми 1 Я и я р< я св Н О о ее батарей ЭОЛИТОМ в к Р< И й ф я Я ф А эи 8-часо- эм разряде эи 4-часо- )м разряде эи 1-часо- >м разряде эи 8-часо- эм разряде эи 4-часо- )м разряде эи 1-часо- >м разряде св О Н ев И в шряжение конце ва- гда в в О 1 rt св F к ш й я Я g. Ф К
и £ М й Й Й Й Й «м S й И и О Я й К й Я й Я й Я й я' й о й Я й Р< Й Р<
64-АКН-2.25 64-Си-0,2 64 80 2 83 70 580 318 168 27,0 1,9 0,25 0,5 2 78 70 51 0,5 115 6
5-НКН-10 5-Си-1 5 6 10 6,5 5,5 190 89 118 4,0 0,5 1,25 2,5 10 6 5,5 4 2,5 9 6
— 5-Си-2 5 6 22 6,5 5,5 275 138 240 7,5 1,25 2,75 5,5 22 6 5,5 4 5,5 9 6
17-НКН-22 17-СИ-2 17 20 22 22 18,5 475 285 252 30 4,25 2,75 5,5 22 20 18,5 13,5 5,5 30 6
4-НКН-45 4-Си-4 4 4,8 45 5,2 4,5 345 148 252 12,5 1,6 5,5 11 45 4,8 4,4 3,2 11 7,2 6
5-НКН-45 5-Си-4 5 6 45 6,5 5,5 412 148 252 15,0 2,0 5,5 11 45 6 5,5 4 11 9 6
10-НКН-45 10-Си-4 10 12 45 13 11 704 148 252 29,0 4,0 5,5 11 45 12 И 8 11 18 6
5-НКН-60 5-Си-6 5 6 60 6,5 5,5 355 170 385 21,0 3,4 7,5 15 60 6 5,5 4 16 9 6
4-НКН-10 4-ДА-1 4 4,8 10 5,2 4,5 155 89 118 3,2 0,4 1,25 2,5 10 4,8 4,4 3,2 2,5 7,2 6
Таблица XV111
Электрические данные стартерных аккумуляторных батарей
Тип аккуму- ляторной батареи Средняя сипа за- рядного тока в а Напряжение в в Емкость в а-ч в зависимости от сипы разрядного тока в а, при температуре 30°С и концен- трации электролита в 32° Бомэ
20-часовой режим 10-часовой режим 3-часовой режим 1-чаоовой режим 72-часовой режим 5-минутный режим
сипа раз- рядного тока в а емкость в а-ч сипа раз- рядного тока в а емкость в а-ч сипа раз- рядного тока в а >4 О * й 8 а 58 & Й сила раз- рядного тока в а емкость в а-ч сипа раз- рядного тока в а й н § » й S Ф Й сипа раз- рядного тока в а 4 ь о S Ф Й
3CTA-III . . . 3 6 2,25 45 4,1 41 10,4 31,2 20,5 20,5 37,0 18,5 120 10,0
6CTA-III • . • 3 12 2,25 45 . 4,1 41 10,4 31,2 20,5 20,5 37,0 18,5 120 10,0
3CTA-IV • . . 4 6 3,0 60 5,4 54 13,8 41,4 27,0 27,0 49,6 24,8 160 13,0
6CTA-IV-B . . 4 12 3,0 60 5,4 54 13,8 41,4 27,0 27,0 49,6 24,8 1С0 13,0
3CTA-V . . . 5 6 3,75 75 6,75 67,5 17,3 51,9 34,0 34,0 61,6 30,8 200 16,5
СО ЗСТА-У-Ф . . 5 6 3,75 75 6,75 67,5 17,3 51,9 34,0 34,0 61,6 30,8 200 16,5
00 6СТА-У-Б . . 5 12 3,75 75 6,75 67,5 17,3 51,9 34,0 34,0 61,6 30,8 200 16,5
3CTA-VI . . . 6 6 4,5 90 8,1 81 20,8 62,4 40,5 40,5 74,0 37,0 240 20,0
6CTA-VI . . . 6 12 4,5 90 8,1 81 20,8 62,4 40,5 40,5 74,0 37,0 240 20,0
6СТА-У1-Б . . 6 12 4 5 90 8,1 81 20,8 62,4 40,5 40,5 74.0 37,0 240 20,0
гстд-уп. . . 7 6 5,25 105 9,45 94,5 24,3 72,9 47,0 47,0 86,6 43,3 280 23,0
ЗСТА-УП-Б . . 7 6 5,25 105 9,45 94,5 24,3 72,9 47,0 47,0 86,6 43,3 280 23,0
6CTA-VII . . . 7 12 5,25 105 9,45 94,5 24,3 72,9 47,0 47,0 86,6 43,3 280 23,0
6СТА-УП-Б . . 7 12 5,25 105 9,45 94,5 24,3 72,9 47,0 47,0 86,6 43,3 280 23,0
3CTA-VIII . . 8 6 6,0 120 10,8 108 27,8 83,4 54,0 54,0 98,6 49,3 320 26,5
6СТА-УШ-Б . . 8 12 6,0 120 10,8 108 27,8 83,4 54,0 54,0 98,6 49,3 320 26,5
3CTA-IX . . . 9 6 6.75 135 12,1 121 31,3 93,9 61,0 61,0 НО 55,0 360 30,0
ЗСТА-1Х-Б . . 9 6 6,75 135 12,1 121 31,3 93,9 61,0 61,0 ПО 55,0 360 30,0
6CTA-IX . . . 9 12 6,75 135 12,1 121 31,3 93,9 61,0 61 0 НО 55,0 360 30,0
6СТА-1Х-Б . . 9 12 6,75 135 12,1 121 31,3 93,9 61,0 61,0 ПО 55,0 360 30,0
Примечания: 1. Вначале средняя сила тока заряда может быть повышена на 50о/0, а в конце снижена на 50»/о и более.
2. 5-минутный режим разряда считается максимальным и свыше силы разрядного тока данного режима разрядный ток не
допускается.
Цифра, стоящая впереди названия батареи, показывает число
аккумуляторов, соединенных последовательно в батарею; дальше
идет обозначение типа аккумулятора, и, наконец, последняя цифра
обозначает емкость батареи. Например, название батареи 5-НК.Н-45
обозначает, что включены последовательно в батарею пять аккуму-
ляторов типа НКН-45, т. е. с емкостью 45 а-ч.
Пример 4. Определить емкость рабочего разряда для аккумуляторной бата-
реи, разряжающейся в течение 10 час. до предельно допустимого напряжения
при силе тока в 4,5 а.
Решение. В соответствии с формулой 28:
Qp=Zp • = 4,5-10 = 45 а-ч.
Пример 5. Определить, какое напряжение надо поддерживать на зажимах
электрического генератора, заряжающего батарею типа 64-АКН-2,25, если со-
противление подводящих проводов 1 ом.
Решение. В соответствии с данными таблицы XVII:
V = t76 + /Япр = 1154-0,5-1 = 115,5в.
Основные электрические данные кислотных стартерных батарей
автомобильного типа, которые могут быть использованы в подвиж-
ных установках, приведены в таблице XVIII.
34. Зарядка и обслуживание аккумуляторных батарей
в полевых условиях
Для зарядки аккумуляторных батарей в полевых условиях орга-
низуются зарядные базы, где находятся агрегаты постоянного тока
и все необходимые средства для зарядки аккумуляторов.
Аккумуляторные батареи, поступающие для заряда, тщательно
осматриваются (измеряется напряжение и плотность электролита);
результаты заносятся в ведомость по форме № 1.
Форма № .1
ф
й
ф
й
Время приема Какой частью сданы аккуму- ляторные бата- реи № аккумуля- торных батареи Тип, марка батарей Дефекты, обна- руженные при приемке в за- ряд Время начала заряда Напряжение заряда
число, месяц часы, минуты
7*
99
В приеме и получении батарей
№ 2 и 3.
КОРЕШОК КВИТАНЦИИ №
Принято для заряда от ....
(наименование части)
......шт. аккумуляторных батарей
за №.........напряжением ------- в
Электротехник станции
(подпись)
Сдал .............................
(подпись сдатчика)
„.....“................... 19 г.
(час, число, месяц, год)
выдаются квитанции по формам
Форма № 2
КВИТАНЦИЯ №
Принято для заряда от.......
(наименование части)
.....шт. аккумуляторных батарей
за №..........напряжением.....в
Электротехник станции
(подпись)
.....“............. 19...г.
(час, число, месяц, год)
(пункт приема)
(пункт приема)
Остается в книге станции
Остается в части, сдающей в зарядку
аккумуляторы
Форма № 3
КОРЕШОК КВИТАНЦИИ №
КВИТАНЦИЯ №
Сдано после заряда -...........
(наименование части)
.....шт. аккумуляторных батарей
за №..........напряжением......в
Электротехник станции
(подпись) сс
Принял -..................... -...... s
(подпись приемщика)
„ ..... “.......................19....г. к
(час, число, месяц, год)
(пункт приема)
Остается в книге станции
Сдано после заряда ..............
(наименование части)
.....шт. аккумуляторных батарей
за №............напряжением....—в
Электротехник станции
(подпись)
,,....“....................19...г.
(час, число, месяц, год)
(пункт приема)
Остается в части, сдающей в за-
рядку аккумуляторы
Несмотря на простоту операций, зарядка аккумуляторов требует
от работников зарядных баз особого внимания. Прежде чем произ-
водить заряд, надо разобраться, с каким типом аккумуляторов
имеешь дело; это важно для определения электролита, так как,
100
например, кислота губительно действует на щелочные аккумуляторы.
При каждой батарее имеется таблица, где указан тип батареи и другие
характеристики; этими данными следует строго руководствоваться.
На зарядных базах необходимо соблюдать чистоту, помня, что
грязь портит аккумулятор. В случае зарядки на открытом воздухе
батареи следует устанавливать на деревянные подкладки (рис. 105).
Схемы соединения должны быть просты и наглядны; провода
должны быть присоединены плотно и не запутаны, а уложены
в порядке.
Обслуживание щелочных аккумуляторных батарей сводится
в основном к следующему. Электролитом в щелочных аккумулято-
рах служит раствор химически чистого едкого калия в дистиллиро-
ванной воде. Ни в коем случае нельзя наливать в элементы кис-
лоту, так как она, даже в весьма незначительных количествах,
совершенно разрушает как пластины, так и сосуды. Наливать
и доливать электролит и дистиллированную воду в аккумуляторы
всегда следует лишь перед зарядом батареи специальной пипеткой
или через чистую воронку из фарфора, стекла или эбонита, но ни
в коем случае не из металла. При заливке надо следить, чтобы
электролит не попал между элементами батареи. После заряда плот-
ность электролита должна быть не ниже 22° (удельный вес—1,18)
и не выше 25° Бомэ.
Аккумуляторы надо наполнять с таким расчетом, чтобы элек-
тролит покрывал пластины слоем не меньше 5 мм; когда уровень
электролита будет ниже этой величины, необходимо аккумулятор
дополнить или свежим электролитом той же плотности, если эта
убыль произошла из-за случайного проливания, или чистой дистилли-
рованной водой, если понижение уровня произошло, как это часто
бывает, вследствие испарения и частичного разложения воды.
Едкий калий — белое, непрозрачное, сильно гигроскопическое
и расплывающееся на влажном воздухе вещество, поэтому со-
хранять его необходимо в плотно закрытых сосудах. При обра-
щении с ним необходимо соблюдать осторожность. Пятна на
едежде и руках устраняются десятипроцентным раствором борной
кислоты. Раствор едкого калия поглощает углекислоту из воздуха;
при этом образуется углекислый калий, вследствие чего емкость
аккумуляторов уменьшается. Во избежание этого необходимо во
время разряда отверстие для пробок закрывать.
Пленка из чистого вазелинового масла очень хорошо предохра-
няет электролит от углекислоты. Пленка получается, если налить
в аккумулятор несколько капель вазелинового масла. Старый элек-
тролит необходимо заменять свежеприготовленным два раза в год.
Перед заливкой свежим электролитом батарею аккумуляторов надо
разрядить нормальной силой тока до напряжения 0,8 в на каждый
элемент, потом промыть дистиллированной водой (слегка встряхи-
вая), пока эта вода не станет чистой, а затем поставить элементы
на полчаса дном кверху, чтобы стекла вода; только после этого
можно производить заливку.
Раствор едкого калия и дистиллированную воду следует сохра-
нять в бутылях, закрытых стеклянными пробками. Если в электро-
лит случайно попадут органические вещества, то к концу заряда
101
Таблица XIX
Зависимость температуры
замерзания электролита от
плотности
Плотность по Бомэ Температура замерзания электролита по Цельсию
20° 20°
25° 34°
32° 55°
сравнению с едким калием.
он будет сильно пениться, что мешает работе. В таких случаях
электролит необходимо заменить новым.
Расширение частиц воды при замерзании электролита может
повлечь за собой механическое разрушение элемента; поэтому сле-
дует избегать применения аккумуляторов при очень низкой темпе-
ратуре, тем более, что емкость при температурах, близких к точке
замерзания электролита, значительно уменьшается. Температура за-
мерзания электролита зависит от его плотности (см. таблицу XIX).
При получении едкого калия, равно
как и перед его употреблением, необхо-
димо обратить особое внимание на плот-
ность (герметичность) укупорки банок.
Пробки, закрывающие банки, должны
быть залиты сверху парафином. Банки
с плохой укупоркой, обнаруженной при
осмотре, к употреблению не допускают-
ся. Для приготовления раствора едкого
калия необходимой плотности берут чи-
стый железный или чугунный эмалиро-
ванный сосуд, куда железными щипцами
кладут куски едкого калия по весу; по-
том доливают чистой дистиллированной
водой в двойном количестве по весу по
Электролит размешивают железной или
стеклянной палочкой до полного растворения. Когда раствор охладит-
ся, при помощи ареометра измеряется его плотность, которая должна
иметь при температуре -f-15° С около 23—25° Бомэ. Если плотность
больше, добавляют дистиллированной воды, если меньше — немного
едкого калия. В аккумуляторы можно наливать только остывший
раствор.
При заряде следует соблюдать нижеуказанные правила. Акку-
муляторы, в которые только что влит электролит, надо ставить на
заряд спустя час с момента заливки. На заряд требуется напряже-
ние около 1,8 в на зажимах каждого элемента. Нормальная про-
должительность заряда—6 час. Первые два заряда необходимо вести
таким образом, чтобы элементы заряжались в продолжение всего
нормального времени заряда нормальным зарядным током, а затем
дополнительно в продолжение такого же времени силой тока на-
половину меньше нормальной. Между этими двумя зарядами дают
батарее нормальный разряд. Желательно, чтобы аккумуляторы заря-
жались вышеуказанным образом при каждом десятом заряде или
один раз в месяц. Обыкновенно же аккумуляторы следует заряжать
нормальной силой тока в течение 6 час.
В случае необходимости аккумуляторы можно заряжать и ско-
рее, а именно 2х/2 часа силой тока в два раза больше нормальной,
а затем V-j2 часа нормальной силой тока. При ускоренном заряде
надо, однако, тщательно следить за тем, чтобы температура элек-
тролита не превышала 45° С.
Чтобы избежать накопления водорода, образующего с кислоро-
дом воздуха взрывчатый гремучий газ, аккумуляторное помещение
необходимо во время заряда тщательно вентилировать. Ни в коем
102
•случае нельзя приближаться к заряжающимся элементам с откры-
тым пламенем, во избежание взрыва гремучего газа, образующегося
к концу заряда, а также' нельзя заряжать элементы вблизи топок,
в которых происходит горение. При заряде аккумуляторов пробки
необходимо удалять из отверстий, чтобы предоставить газу воз-
можность свободно выходить. Закрывать аккумуляторы герметиче-
скими пробками можно только спустя 5—6 час. после заряда. Этим
предупреждается выпучивание боковых стенок элементов. Рекомен-
дуется, особенно в жаркое время года, изредка открывать пробки
для выпуска накопляющихся газов и заодно проверять высоту
уровня электролита и наличие тонкого слоя вазелинового масла
над ним.
Как правило, щелочные аккумуляторы лучше перезарядить, чем
недозарядить. Выделение газов не является признаком конца заряда,
но если оно происходит слишком бурно, то лучше уменьшить силу
тока, соответственно увеличив продолжительность заряда. Удель-
ный вес электролита также не является показателем степени заряда.
Не следует допускать нагревания электролита во время заряда
выше 45° С. Как только температура приближается 'к этому пре-
делу, необходимо уменьшить силу зарядного тока, увеличив соот-
ветственно в этом случае продолжительность заряда. При заряде
надо также следить за температурой соединений, и если они на-
греваются, необходимо тут же подтянуть гайки, а если это не
помогает — вычистить контактные поверхности, к которым приле-
гают соединения. Как общее правило, элементы никогда не следует
разряжать ниже напряжения 1,1 в (на один элемент) при нор-
мальной силе тока. В случае необходимости можно продолжать
разряд и дальше до 0,8 в, дав потом соответствующий перезаряд.
Обслуживание кислотных аккумуляторных батарей состоит в сле-
дующем. Аккумуляторы заливаются раствором химически чистой
’(так называемой аккумуляторной) серной кислоты в дистиллирован-
ной воде удельного веса 1,18—1,2 (23—24° Бомэ). Серную кислоту
надо разводить в чистой стеклянной, фарфоровой, свинцовой или
глиняной посуде. В сосуд наливают воду с таким расчетом, чтобы
на каждый литр готового раствора пришлось 0,85 л воды. Далее
на каждый литр готового раствора берут 115 см? (или 212 г) кон-
центрированной аккумуляторной кислоты (удельного веса 1,840),
которую или отмеривают в сухом стеклянном, керамиковом или
свинцовом цилиндре с делениями, или отвешивают на весах. Нако-
нец начинают осторожно, понемногу вливать отмеренное или отве-
шенное количество концентрированной серной кислоты в заготов-
ленный сосуд с чистой водой. Раствор непрерывно перемешивают,
особенно после вливания новой порции концентрированной кислоты,
чистой стеклянной палочкой или трубкой. Когда вся кислота посте-
пенно вылита в воду и раствор хорошо перемешан, сосуд прикры-
вают чистой бумагой или картоном (отнюдь не металлической пла-
стинкой) во избежание попадания в него пыли и дают остыть до
комнатной температуры, после чего измеряют плотность раствора
ареометром и доливают или дистиллированной воды, или крепкой
кислоты. Ни в коем случае не следует при разведении кислоты
поступать наоборот, т. е. вливать воду в кислоту, так как вслед-
103
ствие чрезвычайного нагревания при этом смеси может произойти
вскипание ее с разбрызгиванием, способным причинить тяжелые
ожоги. Так как брызги кислоты, попадая на одежду, портят ее, то
при работе с кислотой надо надеть передник из чистой шерстяной
материи или резиновый. Если кислота попала на одежду или шер-
стяной передник, то это место сейчас же надо смочить при помощи
ватки нашатырным спиртом, что предотвратит проедание одежды.
В аккумуляторы следует вливать лишь совершенно остуженный
готовый раствор. Для этого пользуются стеклянной воронкой и стек-
лянным измерительным цилиндром с делениями, куда наливают
столько электролита, сколько указано в таблице для данного типа
элемента.
Если при заливке кислота случайно прольется на батарею, то ее
надо немедленно вытереть сухой чистой тряпкой. Когда измери-
тельного цилиндра нет под рукой, кислоту в аккумуляторы можно,
вливать при помощи сифона из резиновой трубки, надетой на
стеклянную трубку, которая опускается в сосуд с электролитом^
поставленный выше аккумуляторов. Сифон сначала наполняется вса-
сыванием при помощи резиновой груши. Электролит, во всяком
случае, должен покрывать пластины слоем не менее 15 мм.
В то же время между электролитом и нижним концом эбони-
товой втулки, в которую ввинчивается пробка, должно оставаться
свободное пространство, высотой не менее 20 мм. После первой
заливки элементов кислотой батарее дают постоять до зарядки
около 6 час. Если по истечении этого времени уровень несколько-
понизится, его доводят до нормального доливкой кислоты. Плот-
ность кислоты в конце заряда поднимается.
Перед пуском в зарядку надо внимательно осмотреть, правильно-
ли присоединена батарея к цепи. Заряд начинают средней силой тока
указанной в таблице XVIII, и продолжают заряжать этой силой
тока до тех пор, пока электролит закипит, а напряжение отдель-
ных элементов поднимется выше 2,3 в. После этого понижают
силу тока вдвое против среднего. Зарядка уменьшенной силой тока
продолжается до тех пор, пока плотность электролита перестанет
подниматься, а напряжение отдельных элементов достигнет мак-
симума (выше 2,4 в) и останется постоянным в течение 2 час. под-
ряд, для чего в конце зарядки делают измерение плотности и на-
пряжения отдельных элементов через каждый час. При первой
зарядке батарее надо дать количество ампер-часов примерно на
60% больше гарантированной емкости при 20-часовом режиме.
Признаками полной зарядки являются: 1) обильное выделение
газов как на положительных, так и на отрицательных пластинах
всех элементов; 2) постоянство плотности, которая в течение 2 час.
зарядки подряд током постоянной силы больше не поднимается;
3) постоянство напряжения (свыше 2,4 в на элемент) в течение
2 час. зарядки подряд.
Если надо повысить или понизить плотность электролита при
первой зарядке или перемене климатических условий, то это делается
всегда в конце зарядки, т. е. когда начинается обильное газовыде-
ление как на положительных, так и на отрицательных пластинах.
Полностью разряженную батарею надо пустить в зарядку не позже
104
чем через 24 часа по окончании разрядки. Во всяком случае, независимо»
от того, разрядилась ли батарея, раз в месяц ее надо заряжать.
Разрядку батареи можно вести любой силой тока, но не превы-
шающей максимальную. В зависимости от силы тока, при которой
производится разрядка, меняется конечное напряжение. При непре-
рывном разряде силой тока, соответствующей 20-часовому режиму,
батарею можно разрядить до напряжения 1,7 в на элемент; при
разрядке в часовом режиме конечное напряжение может быть 1,5 в
на элемент. Измерение напряжения элементов при разрядке должно
производиться, пока батарея работает, так как при выключении ее
напряжение элементов сразу поднимается и не дает представления
о том, до какой степени они разряжены.
Если по условиям эксплоатации нет возможности измерить вольт-
метром и амперметром напряжение и силу тока во время разрядки,
то о состоянии разряженности батареи можно судить по плотности
кислоты. Так как плотность кислоты в аккумуляторах в конце раз-
рядки зависит от ее количества, которое было в конце зарядки,,
то батарею следует пустить в зарядку раньше, чем удельный вес
электролита понизится до теоретического предела, соответствую-
щего полностью разряженному аккумулятору, во избежание порчи
пластин от слишком грубой разрядки.
35. Хранение аккумуляторов
Аккумуляторы должны храниться в сухих, светлых, вентилируе-
мых и отапливаемых помещениях. Температура помещения не должна
резко колебаться. Желательно, чтобы она не опускалась ниже нуля
и не превышала+15° С; наиболее благоприятная температура поме-
щения+12° С. Стеллажи для установки собранных батарей или
отдельных аккумуляторов должны быть доступны для периодиче-
ского осмотра и обслуживания аккумуляторов и достаточно осве-
щены. Аккумуляторы должны храниться с плотно закрытыми проб-
ками и содержаться всегда в чистоте и порядке. Все неокрашенные
части аккумуляторов и соединений должны быть покрыты техни-
ческим вазелином. Крышки ящиков батарей должны быть плотно
закрыты.
Запрещается хранить щелочные аккумуляторы в помещениях,
где имеет место выделение хлора, сернистого газа и других кис-
лотных испарений (например, совместно с кислотными аккумулято-
рами, залитыми электролитом), так как они разрушают сосуды
и активную массу пластин.
Аккумуляторы могут храниться в сухом, т. е. в незалитом элек-
тролитом, виде и в снаряженном состоянии, т. е. в залитом электро-
литом виде. Аккумуляторы, полностью снаряженные, можно быст-
рее использовать для работы, но уход за ними при продолжитель-
ном сроке хранения в бездействующем состоянии значительно слож-
нее и требует большого внимания. В случае длительного хранения
аккумуляторов в состоянии бездействия (более 6 месяцев) предпоч-
тительнее хранить их в сухом виде. В тех же случаях, когда акку-
муляторы периодически находятся в употреблении, удобнее хранить,
их в залитом электролитом виде.
105
При постановке на хранение щелочных аккумуляторов в снаря-
женном состоянии их необходимо предварительно разрядить на 25%
во избежание выпучивания стенок вследствие увеличения давления
внутри сосудов при обильном выделении газов. Уровень электро-
лита должен быть всегда выше электродов не менее чем на 5—12 мм.
Аккумуляторы, залитые электролитом, необходимо осматривать не
реже одного раза в месяц, открывая при этом пробки для выпуска
газов и проверки уровня электролита.
Если снаряженные батареи из щелочных аккумуляторов должны
длительно храниться в сухом виде, то необходимо предварительно
проделать следующее: 1) разрядить аккумуляторы батареи номи-
нальной силой тока до напряжения 0,5 в на зажимах каждого
.аккумулятора и 2) удалить из аккумуляторов электролит. При этом
не следует промывать аккумуляторы водой, для того чтобы и на
электродах и на внутренних стенках сосудов оставалась пленка
электролита, предохраняющая аккумуляторы от ржавления. Пробки
должны быть плотно закрыты, чтобы воздух и влага не проникали
внутрь сосудов.
Отдельные аккумуляторы батарей разъединяют друг от друга.
Разряженные кислотные аккумуляторы ни в коем случае нельзя
-оставлять без заряда больше 24 час. В случае бездействия кислот-
ного аккумулятора его необходимо все же подзаряжать не менее
-одного раза в месяц. При хранении кислотных аккумуляторов в сухом
виде необходимо нормально зарядить их, затем заменить кислоту
дистиллированной водой и разрядить до напряжения 1 в на каж-
дый аккумулятор, после чего тщательно промыть аккумулятор
дистиллированной водой и просушить.
Во всех случаях хранения аккумуляторов необходимо строго
«соблюдать все указания заводских инструкций и описаний, прила-
гаемых к каждому аккумулятору.
н
ГЛАВА IV
ПЕРЕНОСНЫЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
36. Общие сведения
Для электрификации командных пунктов и штабов употребляются
следующие электротехнические средства: 1) переносные электриче-
ские фонари, 2) переносные аккумуляторные установки, 3) подвиж-
ные электрические станции, 4) нагревательные приборы и 5) элек-
тродвигатели для вентиляторов.
Переносные электрические фонари широко применяются: 1) для
снабжения разведчиков, командного состава и охранной службы;
2) в штабах при отсутствии электрического освещения или в момент
неисправности станции; 3) в штабах на случай работы в газоубе-
жищах; 4) на командных пунктах; 5) в специальных частях, харак-
тер работы которых требует автономных источников света (инже-
нерные части, телеграфно-телефонные, электротехнические—ночная
наводка линий, артиллерия при ночной стрельбе — освещение при-
боров и вспомогательные точки наводки); 6) в санитарных частях,
госпиталях; 7) в местах хранения и расположения огнеопасных
и взрывчатых веществ. Некоторые конструкции фонарей назнача-
ются одновременно и для сигнализации.
Переносные электрические фонари почти всех конструкций удов-
летворяют следующим очень важным в тактическом отношении
условиям: 1) постоянная готовность к действию (в случае заряжен-
ных батарей для аккумуляторных фонарей); 2) сравнительно неболь-
шой вес; 3) относительно малые габаритные размеры; 4) прочность
конструкции; 5) управление одной рукой; 6) безопасность работы.
Переносные электрические фонари имеют громадное распро-
странение: в гражданской промышленности и хозяйстве — освещение
в шахтах, рудниках, на железных дорогах (проводники, кондукторы
и прочий обслуживающий персонал); на городских электрических
станциях; в сельском хозяйстве при обслуживании хозяйственных
построек — конюшен, хлевов, погребов и пр.; в снабжении пожар-
ных команд, милиции.
Основная классификация переносных электрических фонарей
основывается на источниках энергии, применяемых для питания лам-
почек накаливания. Фонари бывают: 1) с элементами, 2) аккуму-
ляторные и 3) магнитоэлектрические. В фонарях первого типа
107
Рис. 109. Карманный электрический фонарь с рефлектором, помещен-
ным с торца фонаря:
i — лампочка; 2— батарея; 3 — корпус фонаря; 4— выключатель
Рис. ПО. Аккумуляторный фонарь ти
па САФ-5:
1 — передняя крышка; 2— защитное втек-
ло; 3—выключатель; 4—кнопка для фильт-
ров; 6 — ремень; б — корпус для_аккумуля-
торной батареи
Рис. 112. Фонарь с пружин-
ным заводом:
1— корпус фонаря; 2—выклю-
чатель; 3— кожух пружин-
ного завода; 4—переднее пре-
дохранительное стекло
Рис. 111. Магнитоэлектрический
фонарь с ручным приводом (в
действии):
1 — корпус фонаря; 2 — рукоятка
привода; 3— линза
(рис. 109) источником энергии служит батарея из сухих гальвани-
ческих элементов. Фонари второго типа (рис. НО) имеют в качестве
источника энергии аккумуляторные батареи — щелочные или кислот-
ные. В фонарях третьего типа энергия, необходимая для питания
источника света, получается от маленькой магнитоэлектрической
машинки, приводимой в движение пальцами руки через рукоятку
(рис. 111) с кремальерой и связанную с ней зубчатую передачу или
пружинным заводом (рис. 112). Отсюда возникает деление магнито-
электрических фонарей на две группы: а) с ручным приводом
и б) с пружинным заводом.
По конструкции оптической системы различают фонари: 1) со
сферическим отражателем, 2) с параболическим отражателем и
3) с собирательной линзой.
Лампы применяются: 1) с концентрированными нитями и 2) с ду-
гообразными или S-образными (обыкновенные). Те и другие бывают
с малым цоколем Эдиссона или Свана.
Сила света ламп колеблется от 0,5 до 2 м. св. По способу при-
менения фонари конструируются для индивидуального пользова-
ния и для освещения мест групповой работы.
37. Карманные электрические фонари
Переносный электрический фонарь с источником энергии в виде
элементов называется карманным; он состоит из оболочки с ре-
флектором и стеклом, батареи из сухих гальванических элементов
и лампы. Рефлектор помещается либо с торца (рис. 109), либо
сбоку фонаря (рис. ИЗ). Батарея состоит из трех последовательно
соединенных сухих элементов. Начальная электродвижущая сила бата-
реи колеблется между 4,20
и 4,35 в, а начальное напря-
жение на зажимах при
включении батареи на по-
стоянное внешнее сопро-
тивление в 10 ом не ме-
нее 3,65 в. Емкость бата-
реи, определенная при не-
прерывном ее разряде на
постоянное внешнее сопро-
тивление в 10 ом до на-
пряжения на зажимах ба-
тареи в 2 в, — не менее
0,23 а-ч, вес батареи —
0,12 кг.
Электрическая лампа,
употребляемая для кар-
манных фонарей, изготов-
ляется с металлической
нитью накаливания. Лампа
Рис. 113. Карманный электрический фонарь с
рефлектором, помещенным сбоку фонаря:
—лампочка; 2 — рефлектор фонаря; 3— предо-
хранительное стекло; 4— кожух фонаря
предназначается для горе-
ния при напряжении 3,5 в.
При этом напряжении сила
109
тока, потребляемого лампой, — 0,27 а. Сила света лампы по оси ее-
при указанных выше напряжениях и силе тока—1,1 м. св. Вес
фонаря — 0,2 кг. Число часов непрерывной работы — 0,5. Мак-
симальная сила света — 2,4 м. св. для конструкции второго варианта
и 0,6 м. св. для первого варианта, так как в последнем случае ска-
зывается влияние рефлектора в перераспределении светового потока
лампы. Конструкция карманного фонаря, указанная на рис. 113,.
наиболее рациональна. В последнее время появились очень легкие-
и портативные карманные электрические фонари типа карандаша.
Батарея их состоит из двух сухих элементов; емкость ее 0,25 а-ч.
Уход за карманным электрическим фонарем очень несложен, но
все же требует внимания со стороны пользующегося им. Необхо-
димо оберегать фонарь от толчков и ударов, так как могут быть,
испорчены лампа и стекло. Не следует открывать без нужды
дно и крышку кожуха фонаря, так как шарниры при частом откры-
вании разбалтываются и не держатся в закрытом положении. Сле-
дует вытирать время от времени линзу фонаря, так как грязное
стекло поглощает часть светового потока лампы. Включение и вы-
ключение лампы производить аккуратно и осторожно во избежание
поломки выключателя. Обращать внимание на правильное положе-
ние контактных пружин батарей, могущих замкнуть батарею на-
коротко при небрежном обращении.
38. Аккумуляторные фонари
2
1
Рис. 114. Общий вид переносного
аккумуляторного фонаря:
1 — кожух; 2—ручка; 3—выключатель
Переносный аккумуляторный фонарь состоит из следующих
основных частей: 1) источника электрической энергии, 2) ко-
жуха для источника электрической энергии, 3) оптических при-
способлений для перераспределения
светового потока лампы, 4) электри-
ческой лампы накаливания и вспомо-
гательных деталей для обеспечения
взаимодействия основных частей. Пре-
имущественное применение в качестве
источников электрической энергии
для фонарей имеют щелочные акку-
муляторные батареи емкостью 5 и
10 а-ч (при напряжении 2,5 в). В ка-
честве суррогатных средств исполь-
зуются кислотные аккумуляторы.
Основные данные аккумуляторных
фонарей указаны в таблице XX.
Переносный аккумуляторный фо-
нарь (рис. 114) типа ДА-1 имеет в
качестве первичного источника энер-
гии щелочной сдвоенный аккумулятор
типа 2-ФКН-8-1, емкостью 8 а-ч,
с нормальным разрядным током 0,5
и зарядным током 2,3 а. Кожух (7)
аккумулятора (рис. 115) —железный, покрытый черным лаком внутри и
снаружи; кожух снабжен для переноски откидывающейся ручкой (9).
ПО
Таблица XX
Основные данные аккумуляторных фонарей
। № по пор. I Тип фонаря Максимальная сила света в м. св. Угол рассеивания в градусах Время беспрерыв- ного действия в час. Батарея Лампа Вес фонаря в кг Габаритные раз- меры фонаря в мм
Тип Емкость в а-ч Напряжение в в Нормальный разрядный ток в а Нормальный зарядный ток в а Напряжение в в Потребляемая сила тока в а
1 Фонарь ДА-1 80 15 20 2-ФКН-8-1 8 2,5 0,5 2,3 2,5 0,3 2,15 150X70X150
2 Фонарь ТА-1 80 15 20 2-ФКН-8-П 8 2,5 0,5 2,3 2,5 0,3 2,1— 2,4 125Х150Х Х150
3 Фонарь «С» (с кислотным аккумулятором) 50 30 18 «С» 9 2 0,5 0,5 2 0,25 1,8 190X60X170
4 САФ-5 2С0 3 10 2-ФКН-5 5 2,5 0,5 2,5 2,5 0,5 1,7 80X130X190
Разрез по AS
Вид сверху без нрышни
Рис. 115. 'Переносный аккумуляторный
Разрез по вГ
34
1 — кожух;
2 — крышка;
3 — вилка к клапану;
4 — клапан;
5 — ушко к ручке;
6 — муфта о резьбой;
7 — муфта к клапану;
з — бобышка резиновая;
9 — ручка;
jo — замок;
— зажим для стекла;
12 — шайба к ручке;
13 — скоба;
14 — дуга;
15 — пластинка;
16 — боковая пружина;
27 — зажим замка;
18 _ гайка зажима;
19 — винт d = 3 мм. I =. 15 мм;
20 — винт d — 3 мм, 1 = 8 мм;
21 — пластинка к патрону;
22 — патрон;
23 — левая контактная пластинка;
24 — правая контактная пластинка;
25 — пружина замыкателя;
26 — замыкатель;
27 — рефлектор;
28 — трубка к рефлектору;
29 — доска фарфоровая;
30 — шплинт;
31 — стекло;
32 — лампочка;
33 — рамка для стекла;
34 — дно корпуса;
35 — заклепка d = 3 .мм, I = 7 мм;
Зв — винт d = 3 мм, I = 5 мм;
37 — заклепка d = 3 мм, Z = 8 мм;
38 — заклепка d = 3 мм, Z = 6 мм;
39 — заклепка d = 3 мм, I = 3 мм;
49 __ заклепка d = 1 мм, Z = 3 мм
фонарь типа ДА-1. Аккумулятор вынут
8 Электротехнические ередетва
ее. Зажимы аккумулятора,
изолируются от корпуса
и
Рис. 116. Аккумуляторный фонарь
типа ТА-1: 1 — в брезентовом
чехле; 2 — в кожаном
На боковой стороне кожуха сделано круглое отверстие для пропуска
светового потока лампы; отверстие закрывается защитным стеклом
(31), толщиной 1 —1,5 мм; стекло должно быть однообразным
в отношении цвета и прозрачности и не должно иметь резких сви-
лей, пузырей, надломов, трещин и заметных наплывов. Кожух снаб-
жается приспособлениями (16) для плотного крепления аккумуля-
тора. Для включения и выключения лампы в крышке кожуха уста-
новлен выключатель кнопочного типа. Кожух фонаря снабжен на-
дежно действующим приспособлением (17) в виде зажима замка для
крепления крышки, чтобы исключить самопроизвольное открывание
, детали выключателя и патрон лампы
друг от друга таким образом, чтобы
сопротивление изоляции было не ни-
же 0,5 мгом. Рычажная часть выклю-
чателя установлена на фарфоровой
доске (29), смонтированной на акку-
муляторе. Оптическое приспособле-
ние для перераспределения светового
потока лампы представляет собой ме-
таллический рефлектор (27) параболи-
ческой формы, никелированный, не-
подвижно укрепленный на своем ос-
новании; отражающая поверхность
рефлектора должна быть совершенно
чистой, без царапин, пяген и помут-
нений. Электрическая лампа накали-
вания на рабочее напряжение 2,5 в
употребляется с двухконтактным
цоколем Эдиссон-малый, со средней
сферической силой света не менее
1,6 м. св. и сроком полезной службы
не менее 300 час. Цоколь лампы прочно
прикреплен к колбе при помощи теп-
ло- и влагостойкой мастики, не ме-
няющей своих свойств в условиях
нормальной эксплоатации.
фонарь типа ТА-1 (рис. 116)
Переносный аккумуляторный
имеет в качестве первичного источника энергии щелочной аккуму-
лятор типа 2-ФКН-8-П с теми же основными электротехническими
характеристиками, что и аккумулятор типа 2-ФКН-8-1, и отличаю-
щийся лишь габаритными размерами. Одинаковые данные имеют
лампы накаливания, рефлектор и предохранительное стекло всех
фонарей. Щелочной аккумулятор фонаря типа 2-ФКН-8-П может
быть заключен в кожух из кожи, брезента (рис. 116) или дерева
(рис. 117). Кожух имеет металлические шпильки для укрепления
ременного основания pet} лектора и кнопки для запирания; к. жух
снабжается кожаным или брезентовым ремнем для носки через
плечо и петлей для подвешьвгния к поясу. Рефлектор фонаря
смонтирован отдельно на ременном основании с дв^мя отверстиями,
при помощи которых сн может быть укреплен в любом поло-
жении на пуговицу одежды, а также на шпильки кожуха аккумуля-
114
тора. Управление лампой осуществляется специальным выключателем,
смонтированным в корпусе кожуха рефлектора. Источник электри-
ческой энергии и источник света соединяются при помощи шланго-
вого провода типа ПРШЛ или шнура сечением 2 X 0,75 мм2.
Светосигнальный аккумуляторный фонарь типа САФ-5 (рис. ПО)
назначается, помимо индивидуального освещения, и для световой
сигнализации. Фонарь состоит из следующих частей: 1) фасонной
передней крышки (7) со смонтированным на ней защитным стеклом (2),
кнопочным выключателем (3) для трех положений замыкания и раз-
мыкания электрической цепи аккумулятора, тремя кнопками (4)
и приспособлениями для сигнализации цветными фильтрами, приспо-
соблением для соединения крышки с корпусом батареи и крепления
плечевого ремня (5), параболическим рефлектором и цоколем для
электрической лампочки; 2) прямоугольного корпуса (6) батареи;
3) кадмиевб-никелевой аккумуляторной батареи; 4) крышки корпуса
батареи и 5) задней крышки.
2
Рис. 117. Аккумуляторные фонари:
1 — фонарь с кислотным аккумулятором; 5 — фонарь типа ТА-1
в деревянном футляре
Корпус фонаря и все крышки сделаны из пластмассы, стойкой
в отношении действия кислотных растворов и масла. Источник энер-
гии— щелочная аккумуляторная батарея типа 2-ФКН-5, емкостью
5 а-ч при напряжении 2,5 в. Источник света — миниатюрная элек-
трическая лампочка с цоколем с эдиссоновской резьбой для напря-
жения 2,5 в, с потреблением силы тока 0,5 а при номинальном
напряжении. Срок службы лампы — 100 час. Отражатель — парабо-
лический, хромированный, с тщательно отполированной поверх-
ностью. Светофильтры — красный, желтый или фиолетовый и зеле-
ный— сделаны из листового целлулоида толщиной в 1 мм.
Фонарь обеспечивает силу света не менее 260 м. св. в углу рас-
сеивания не менее 3°, что достаточно для передачи цветных сигна-
лов на расстояние до 3 км при прозрачности атмосферы 0,9.
Встречаются переносные аккумуляторные фонари (рис. 117) с кис-
лотными аккумуляторами типа «С», с гарантированной емкостью
9 а-ч при напряжении 2 в. Основные детали фонаря такие же, как
и у ранее указанных фонарей: рефлектор, лампа накаливания, защит-
ное стекло, выключатель. Источник энергии заключен в деревянный
8* 115
футляр, имеющий приспособление для переноски. Соединение источ-
ника энергии с источником света происходит при помощи провода,
смонтированного наглухо у рефлектора и имеющего штепсельную
вилку для присоединения к аккумулятору, в кожухе которого име-
ются гнезда.
Переносные аккумуляторные фонари, несмотря на простоту кон-
струкции, требуют тщательного ухода при эксплоатации, и только
при этом условии обеспечивается надежность их работы.
При эксплоатации необходимо соблюдать следующие основные
правила: кожух фонаря (или чехол для аккумуляторов фонаря
с батареей 2-ФКН-8-П) должен стоять или висеть в нормальном
рабочем положении, крышкой вверх, во избежание выливания элек-
тролита, который может разрушить батарею и кожух фонаря, а также
попортить одежду человека. Воспрещается держать фонарь в поме-
щениях, где имеет место выделение хлора, сернистого газа или
других кислотных испарений, так как они разрушают сосуды и актив-
ную массу пластин аккумуляторов. Воспрещается держать фонари
продолжительное время в помещениях, где установлены свинцовые
аккумуляторные батареи. Воспрещается открывать крышку кожуха
фонаря и вынимать аккумуляторы (эту операцию производят только
на зарядной станции). Воспрещается разбирать фонарь. Необходимо
оберегать фонарь от толчков и ударов. Зажигать и тушить лампы
только выключателями. Если лампа фонаря не зажигается или не
гаснет, то фонарь следует немедленно отправить на зарядную стан-
цию, не делая лично никаких попыток к исправлению. Фонарь сда-
вать в зарядку, как только свет начинает делаться желтым. Сле-
дует наблюдать, чтобы дождь или снег не попал в кожух или
в чехол (для батареи типа 2-ФКН-8-П). Зарядку аккумуляторов
и необходимый мелкий ремонт фонаря следует производить исклю-
чительно на зарядной станции.
Для фонаря с аккумулятором типа 2-ФКН-8-П необходимо до-
полнительно руководствоваться нижеследующим: запрещается носить
фонарь за шнур; следует носить фонарь, держа кожух и чехол
с батареей в руках или повесив кожух с ременным основанием на
пуговицу шинели или гимнастерки, а чехол на ремень. Тщательно
следить за тем, чтобы между отдельными элементами батареи не
попадали кусочки железа или другого металла или же дерева, кото-
рое, пропитавшись раствором электролита, может стать проводни-
ком и способствовать короткому замыканию.
Наружные части элемента аккумуляторной батареи необходимо
тщательно очищать от пыли, грязи и образующейся соли. Для этого
рекомендуется обтирать их сперва влажной, а потом сухой щеткой.
Неокрашенные части элементов и соединения должны быть всегда
слегка покрыты свободным от кислот вазелином. Наружные части
фонарей должны поддерживаться в хорошем состоянии, для чего
очищать их своевременно от г^язи, налетов окиси и пр.
39. Установка для освещения командных пунктов
Установка для освещения командных пунктов (рис. 118) назна-
чается для освещения оперативной группы командного пункта коман-
дира батальона и в качестве резерва при освещении командных
116
пунктов более крупных соединений. В состав каждого комплекта
установки для освещения командных пунктов входят: 1) две акку-
муляторные батареи (щелочные или кислотные) — одна рабочая и дру-
гая резервная; 2) четыре разборные арматуры с проводами и аппа-
ратурой для включения (рис. 119); 3) соединительный конец; 4) набор
источников света (электрических ламп); 5) укладочный ящик для
арматуры и ламп с распределительным щитком.
Условия размещения командного пункта командира батальона
(близкое расположение от неприятеля и большое рассредоточение на
Рис. 118. Аккумуляторная установка для освещения командных пунктов
в развернутом виде:
1— основание светильника; 2 — стойка; 3 — перекладина; 4— гнездо; 5 — абажур
местности отдельных элементов командного пункта — до 500 м),
а также необходимость быстрого развертывания и свертывания
установки для освещения не дают возможности использовать
агрегаты с двигателями внутреннего сгорания, демаскирующие
командный пункт, громоздкие по весу и габаритным размерам и
требующие для обслуживания нескольких человек квалифициро-
ванного персонала. Для данной цели наиболее подходит разрабо-
танная по предложению автора аккумуляторная установка для
освещения командных пунктов.
Электрическая энергия от батареи щелочных или кислотных
аккумуляторов подается при помощи шланговых проводов к четы-
рем источникам света — электрическим лампам автомобильного типа
напряжением в 6 в, устанавливаемым в разборных арматурах. Пита-
ние энергией происходит через распределительный щиток, находя-
щийся на стенке укладочного ящика, в котором помещаются все
117
элементы осветительной установки, за исключением аккумуляторов.
Общий вид развернутой установки дает рис. 118, а на рис. 120
изображена укладка имущества.
Источником электрической энергии служит 6-е щелочная акку-
муляторная батарея, емкостью 34 а-ч или 45 а-ч. Каждая батарея
Рис. 119. Арматура для освещения командного пункта:
1 — ниппель; 2 — изогнутая трубка; 3 — стойка; 4 — пластинка барашка;
б— заклепка; 6 — серьга; 7— винт; 8— гайка; 9 — патрон; 10— абажур;
11 — наконечник; 12— основание; 13— чашка; 14 — шпенек; 16— гайка;
16— шпенек; 17 — шнур; 18 — вилка
состоит из пяти щелочных аккумуляторов, помещенных в закрываю-
щемся крышкой и запирающемся двумя крючками деревянном ящике.
Для переноски батареи вручную служат съемные ремни с пряжками,
которые закрепляются на соответствующей арматуре ящиков. В слу-
чае отсутствия основной щелочной аккумуляторной батареи упо-
требляется кислотная аккумуляторная батарея. Точно так же, как
118
и щелочная батарея, кислотные аккумуляторы помещаются в дере-
вянном ящике, закрывающемся крышкой, запирающейся двумя крюч-
ками. Для переноски батарея снабжена ремнем. Батарея состоит из
трех элементов.
Осветительная арматура (светильник) употребляется разборного
типа (рис. 119) и состоит из следующих частей: металлическое осно-
вание (72), железная стойка (3), полая железная изогнутая трубка (2)
с патроном Сван-малый (9) и серьгой (6) с барашковыми зажимами
для закрепления трубки в определенном горизонтальном и верти-
кально.м положении, абажур Альфа-малый (10), шланговый провод
Рис. 120. Укладка имущества установки для освещения
командного пункта:
1 — абажуры; 2 — стойки; 3 — лампы; 4 — щиток
и штепсельная анормальная двухполюсная вилка. Железная стойка
имеет в нижней части, после нарезки, которой она ввинчивается
в основание, острый наконечник (77), позволяющий закреплять всю
арматуру непосредственно в земле (без металлического основания)
в случае развертывания установки в поле при отсутствии складных
столов. Серьга, надетая на изогнутую трубку, имеет два отверстия,
позволяющие перемещать трубку относительно стойки в горизон-
тальной и вертикальной плоскостях.
Закрепление деталей в определенном положении производится при
помощи барашковых зажимов. Абажур закрепляется на втулке гай-
кой с накатанной головкой (15). Для снаряжения арматуры применяют
малый стандартного типа патрон Сван. Каждая арматура снабжена
концом шлангового провода длиной 4 л и сечением 2X0,75 мм2.
119
Для питания электрической энергией источников света батарея
аккумуляторов присоединяется к щитку укладочного ящика при
помощи соединительного конца. Соединительный конец сделан из
шлангового провода или специально опрессованного, длиной 1,2 м
и сечением 2Х1>5 мм2, и снабжен нормальной штепсельной вил-
кой для присоединения к щитку и кабельными наконечниками для
приключения к зажимам батареи.
Электрические лампы, употребляемые для аккумуляторных уста-
новок, изготовляются с металлической нитью накаливания. Лампы
имеют малый цоколь Свана. Цоколь прикреплен к колбе негигро-
скопической и теплостойкой мастикой, не меняющей своих свойств
в условиях нормальной эксплоатации ламп. Лампы употребляются
с силой света 3, 10, 15 и 21 м. св.
Рис. 121. Схема соедине-
ний установки для осве-
щения командного пункта:
Для укладки всех элементов установки
(арматура, провода и лампы) предусмотрен
специальный ящик (рис. 120). Ящик сделан
из сухого дерева и снабжен для плотного
закрывания двумя специальными защелками,
а для переноски — брезентовым ремнем.
Чтобы ящик закрывался плотнее, верхние
обрезки стенок его снабжены бортиком. В
передней стенке ящика вделан распредели-
тельный щиток на пять направлений, позво-
ляющий включать четыре источника света
на питание от одной батареи. Вся монтажная
схема щитка сделана внутри, что предохраняет
проводку от всяких повреждений и выте-
кающих из этого неисправностей. При полной
1 -батарея аккумуляторов; уКЛЭДКе И ЗЭКрЫВаНИИ ЯЩИКЭ ЩИТОК ПЛОТНО
шинкщПЫ« -_штеНпеПеп1.ны^ прижимается крышкой. Электрическая схема
гнезда щитка изображена на рис. 121.
Укладка имущества производится сле-
дующим образом. В левой части ящика вставлена стойка для ламп;
стойка может свободно двигаться в пазах стенок ящика, позволяя
взять необходимое количество ламп требуемого типа. При полной
укладке стойка выдвигается и вдвигается с трудом вследствие
упругости проводов; поэтому, как это требуется по ходу развер-
тывания и свертывания, лампы вынимаются соответственно после
всего имущества и укладываются в первую очередь при свертыва-
нии. Основания разборных арматур укладываются на дно ящика в
два ряда по высоте. Стойки закрепляются в крышке ящика спе-
циальными зажимами. Изогнутые трубки со вставленным проводом
укладываются поверх оснований. Абажуры лежат поверх проводов.
Соединительный конец укладывается внутрь абажура. Упругость
проводов и плотная укладка их обеспечивают необходимую жест-
кость всей конструкции для перевозки и переноски.
Для освещения места работы (чтение и писание донесений, сво-
док, приказаний, кратковременная работа с картой и пр.) доста-
точно вставить в светильник лампу в 10 м. св., что при высоте
подвеса лампы (0,25 м) дает вполне достаточную освещенность
(рис. 122). В случае необходимости иметь большую освещаемую
120
поверхность, чем получаемая под лампой при вертикальном накло-
нении абажура, последний может быть повернут на требуемый угол
(рис. 118); это дает освещенную полосу, вместо светового круглого
пятна, диаметром около 0,75 м. В последнем случае может быть
вставлена более мощная лампа, в 15 м. св. Длительная работа над
картой требует установки лампы в 21 м. св. Необходимо помнить,
однако, что применение более мощных ламп уменьшает число часов
работы установки. Навык, хороший надзор и тренировка обслужи-
вающего персонала (своевременное включение и выключение, свое-
временная подзарядка батареи и пр.) значительно способствуют-
длительной работе установки в полевых условиях.
В случае размещения командного пункта в палатках батарея
устанавливается между двумя палатками, давая свет в обе палатки из--
расчета по одной лампе местного
освещения. Одна лампа дается
для общего освещения коман-
дирской палатки; четвертая лам-
па остается в резерве и уста-
навливается в зависимости от
условий работы. Абажуры в
целях светомаскировки должны
иметь вертикальное положение.
При размещении командного
пункта в блиндажах три лампы
предназначаются для местного
освещения (место работы) и
одна для общего освещения
проходов, входа и выхода. <
При развертывании необхо-
димо соблюдать следующие
предосторожности: 1) разверты-
вать установку осторожно, без
Рис. 122. Световое пятно светильника
ударов и толчков; 2) провода не
перекручивать; 3) устанавливая светильники, не переносить их за.
провод, а держать за основание или стойку.
При обслуживании установки соблюдать следующие правила:
1) оберегать установку от толчков и ударов; 2) следить за исправ-
ным состоянием проводов, своевременно производя необходимый
ремонт изоляции; 3) выключать свет и сдавать батарею в зарядку,
как только свет начинает делаться желтым; 4) наблюдать, чтобы
дождь или снег не попали в ящик с батареей или укладочный
ящик; 5) зарядку аккумуляторов и необходимый ремонт их произ-
водить исключительно на зарядной станции; 6) тщательно следить
за тем, чтобы между отдельными элементами батареи не попадали
кусочки железа или другого металла или же дерева, которое, про-
питавшись раствором электролита, может стать проводником и спо-
собствовать короткому замыканию; 7) наружные части элементов
аккумуляторной батареи, по возможности, тщательно очищать от
пыли, грязи и образующейся соли, для чего рекомендуется обтирать
их сперва влажной, а потом сухой щеткой; неокрашенные части акку-
муляторов и соединения должны быть всегда слегка покрыты сво-
бодным от кислот вазелином; 8) наружные части установки следует
121
поддерживать в хорошем состоянии, очищая их своевременно от
грязи, пыли, налетов окиси и пр.; 9) запрещается помещать какие-либо
предметы (инструменты, бумага и пр.) поверх аккумуляторов в бата-
рейные ящики; следить, чтобы крышки батарейных ящиков всегда
были закрыты на крючки;
открывать крышки разре-
шается только для осмотра
аккумуляторов и для вклю-
чения или выключения ка-
беля; 10) запрещается раз-
бирать штепсельные вилки,
чтобы не нарушить пра-
вильной полярности за-
жимов.
Переносные аккумуля-
торные установки для осве-
щения командного пункта,
несмотря на простоту кон-
струкции, требуют тща-
Рис. 123. Укладка на вьюк установки для ос- тельного ухода при экс-
вещения командных пунктов плоатации, и только при
2— ящик о батареей аккумуляторов; 2— ящик ЭТОМ УСЛОВИИ обеСПСЧИ-
о арматурой вается надежность их ра-
боты.
Установка для освещения командных пунктов приспособлена
для укладки на вьюк (рис. 123), что дает возможность удобно
использовать ее и в горных частях.
40. Хранение аккумуляторных фонарей и установок
для освещения командных пунктов
Главное внимание при хранении аккумуляторных фонарей и уста-
новок для освещения командных пунктов необходимо обращать на
аккумуляторы. Хранение их следует производить в соответствии
с указаниями в п. 35 гл. III.
Фонари и установки для освещения командных пунктов должны
•размещаться на стеллажах в сухих, отапливаемых помещениях, без
^резких температурных колебаний. В помещении должно быть доста-
точно света для возможности не только наружного осмотра, но
и для производства в случае надобности необходимых работ. Крышки
ящиков должны быть плотно закрыты. Имущество должно быть
очищено от грязи, пыли, подтеков масла и пр. Помещение должно
содержаться в чистоте. Необходимо производить тщательный перио-
дический осмотр с целью своевременного обнаружения неисправно-
стей, главным образом ржавления и окисления. Всякие замеченные
следы ржавчины должны тотчас же удаляться. Кабели должны
периодически раскручиваться для предохранения от плесени.
ииииииииииииииииииииииииив
ГЛАВА V
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО ОСНОВНЫМ ЗАКОНАМ
ПОСТОЯННОГО ТОКА, АККУМУЛЯТОРАМ
И ПЕРЕНОСНЫМ ОСВЕТИТЕЛЬНЫМ СРЕДСТВАМ
41. Общие сведения
Практические работы способствуют глубокому усвоению пред-
мета.
Надо систематически приучать курсантов к самостоятельной
работе, широко практикуя различные задания по определенным раз-
делам курса. При производстве практических работ курсант дол-
жен оперировать с теми электротехническими деталями (реостаты,
лампы и пр.), которые ему встретятся в действительной жизни в
частях Красной Армии. Поэтому особое внимание должно быть
обращено на качество работ. Плохо поставленные работы могут
вызвать недоверие к самому физическому явлению или закону,
который эти работы иллюстрируют. Отсюда вытекает большое
значение предварительной подготовки практических работ.
Для проведения практических работ курсанты разбиваются на
группы в 2—3 чел. На каждую работу дается один учебный час.
Результатом работы служит представляемый каждым курсантом
индивидуальный отчет. Лучше всего иметь для отчетов специаль-
ные печатные бланки с перечнем всех полагающихся по курсу
практических работ, с указанием плана их проведения — это при-
учает курсанта к последовательности, чистоте и аккуратности, так
необходимых при производстве любых электротехнических работ.
На печатном бланке должно быть указано время начала и
окончания работ, а также отметка о принятии отчета руководите-
лем. Опыт автора с введением подобных бланков дал самые по-
ложительные результаты.
При проведении практических работ надо приучать курсантов
к выполнению нижеследующих основных правил:
1) соединения проводов должны быть просты, наглядны и
прочны;
2) при замыкании электрической цепи реостаты должны быть
полностью введены;
123
3) изменяя сопротивление внешней цепи, следует наблюдать,
чтобы показания приборов не выходили за пределы шкалы измери-
тельных приборов;
4) правильное соблюдение полярности при соединении электри-
ческих генераторов, в частности аккумуляторов, и электроизмери-
тельных приборов;
5) без поверки схем руководителем рубильника не включать.
42. Работа № 1. Последовательное и параллельное соединение
источников электрической энергии
План работы
Рис. 124. Схема элек-
трической цепи с од-
ним источником элек-
трической энергии:
А—амперметр; V—вольт-
метр
1. Ознакомиться с приборами и источниками электрической энер-
гии, выделенными для данной практической работы; переписать их.
2. Собрать схему с одним источником
электрической энергии, начертив ее предвари-
тельно на бумаге (рис. 124).
3. Изменяя сопротивление внешней цепи,
проследить изменение напряжения на зажимах
и силу тока в цепи.
4. Соединить последовательно 2, 4 и 6 ис-
точниковЗ электрической энергии, измеряя в
каждом случае напряжение и силу тока, не
изменяя величины сопротивления.
5. Соединить параллельно 2 и 4 источника
электрической энергии, измеряя в каждом
случае напряжение и силу тока.
6. Измерить сопротивление внешней цепи при помощи ампер-
метра и вольтметра.
Таблица наблюдений
№ из- мере- ний Число источников электроэнер- гии в шт. Тип сое- динений Напряжение Г в в Сина тока I в а Измеряемое сопротив- ление I?! в ол Примечание
4-
Работа № 1 поможет закрепить целый ряд теоретических по-
ложений: изменение напряжения на зажимах при последовательном
и параллельном соединении элементов и аккумуляторов, зависи-
мость между э. д. с. и напряжением, изменение силы тока в зави-
симости от изменения напряжения (закон Ома), измерение сопро-
тивления внешней цепи методом амперметра и вольтметра. При
производстве работы необходимо строго соблюдать указанные выше
правила.
124
43. Работа № 2. Последовательное, параллельное и смешанное
включение потребителей
План работы
1. Ознакомиться с приборами и аппаратурой, выделенной для
производства работ; переписать все приборы с указанием основных
данных: номер, завод.
2. Начертить схему опыта и собрать ее (рис. 125—128).
Рис. 125. Включение
электрической лампы:
А — амперметр; И —
вольтметр
Рис. 126. Включение электри-
ческой лампы и реостата по-
следовательно с ней
Рис. 127. Включение
параллельно трех
ламп
Рис. 128. Включение параллель-
но соединенных ламп и после-
довательно с ними реостата
3. Включить лампу, амперметр и вольтметр; измерить напряже-
ние и силу тока; вычислить сопротивление лампы (рис. 125).
4. Включить последовательно с лампой реостат и, изменяя его
сопротивление, наблюдать за изменением силы тока и показаний
вольтметров (рис. 126).
5. Включить 2 и 3 лампы параллельно и измерить силу тока и
напряжение (рис. 127); вычислить сопротивление.
6. Включить последовательно с лампами реостат и вычислить
общее сопротивление (рис. 128).
125
Таблица наблюдений
№ из-
мере-
, НИЙ
Тип соеди- нений Число ламп в шт. Сила тока в а Напряже- ние Ui в в Напряже- ние и2 в в Сопро- тивление лампы в ом Сопро- тивление парал- лельно включен- ных памп в ом
Примеча-
ние
Работа № 2 закрепит усвоение теоретических законов последо-
вательного, параллельного и смешанного соединения сопротивлений,,
а также объяснит явление падения напряжения.
44. Работа № 3. Измерение сопротивления при помощи ампер-
метра и вольтметра и измерение мощности при помощи тех же:
приборов
План работы
1. Ознакомиться с приборами и аппаратурой, выделенной для
производства опытов; переписать все приборы с указанием основ-
ных данных: номер, завод.
Рис. 129. Схема
измерения сопро-
тивления и мощно-
сти потребителей
при помощи ам-
перметра и вольт-
метра
непосредственно
2. Собрать схему опыта (рис. 129). Лампы вклю-
чать параллельно, добавляя их по одной.
3. При каждом включении ламп снимать пока-
зания приборов и вычислить сопротивление вне-
шней цепи и мощность потребителей.
Таблица наблюдений
№
изме-
рений
Напря- сИла ^ока жение I в а U в е 1 Сопротив- ление Ri в ом Мощность Р в вт
Примечание*
Вычислить
работу элек-
трического
тока в тече-
ние! часадля
1, 2 и 3 ламп
Работа № 3 демонстрирует метод амперметра
и вольтметра для определения сопротивления.
Этот способ измерения сопротивления вытекает
из закона Ома (r = — V Необходимо иметь в
виду, что при измерении сопротивления этим методом электри-
ческий ток, протекающий по проводнику, может вызвать его на-
гревание, а следовательно, и изменение величины сопротивления.
Амперметр, включенный по схеме рис. 129, покажет силу тока,
идущего не только через лампы, а и через вольтметр, но так как
сопротивление вольтметра обычно очень велико, то и сила тока, иду-
щего через вольтметр, настолько мала, что ею можно пренебречь.
126
45. Работа № 4. Заряд аккумуляторов
План работы
1. Ознакомиться с аппаратурой, выделенной для производства;
работ; переписать приборы.
2. Собрать схему заряда аккумуляторов (рис. 130).
3. Установить нормальный зарядный ток.
4. Заряжать аккумулятор, записывая через 15 мин. напряжением
на зажимах аккумулятора и силу зарядного тока.
Таблица наблюдений
№ наблю- дений Сила заряд- ного тока Напряжение Время Примечание
Вычислить работу, затра-
ченную на заряд акку-
муляторов, и зарядную ем-
кость
Работа № 4 имеет очень важное значение для практики. Особен-
но большой эффект будет от работы, если подобрать для заряда
те аккумуляторы, которые встречаются в инженерных частях: фо-
нарные аккумуляторы, батареи аккумуляторов
освещения командных пунктов. Для заряда
аккумуляторов употреблять металлические рео-
статы со скользящим контактом типа Рустра-
та, чтобы потом легче было разобраться в за-
рядной части распределительного устройства
подвижной станции типа АЭС-1.
46. Работа № 5. Развертывание и сверты-
вание аккумуляторной установки для осве-
щения командного пункта
План работы
1. Самостоятельное изучение установки.
2. Развернуть установку по инструкции.
3. Свернуть установку по инструкции.
4. Написать основные тактико-технические
от установок для
Рис. 130. Схема заря-
да аккумуляторной
батареи
данные установки.
Развертывание установки и вообще все обслуживание ее произ-
водится одним красноармейцем. Развертывание производится сле-
дующим порядком: открыть ящик с арматурой и откинуть распре-
делительный щиток (рис. 120); вынуть абажуры «Альфа», соедини-
тельный конец, изогнутые трубки с проводом и основания; произвести:
сборку светильников; ввернуть стойку, взяв ее с крышки ящика;
укрепить изогнутую трубку; укрепить абажур и вставить лампу;
соединить батарею аккумуляторов с распределительным щитком;,
включить поочередно все лампы; установить светильники по рабо-
чим местам; если требуется дать общее освещение убежища, где
размещен командный пункт, то изогнутая трубка с патроном, лампой
и абажуром укрепляется к имеющимся стойкам под потолком. На;
127
развертывание установки из походного положейия в боевое при четы-
рех лампах полагается 5 мин. Время работы установки от одной батареи
колеблется от 4 до 11 час., в зависимости от числа работающих
ламп. Время на зарядку батареи щелочных аккумуляторов — 6 час.
Свертывание установки производится следующим образом: вы-
вернуть лампы и, уложив на стойку, вставить ее в укладочный
ящик; отсоединить светильники и батарею от распределительного
щитка; разобрать светильники и уложить их в укладочный ящик,
положив основания на дно, а стойки в крышку; провода плотно
обвить вокруг изогнутой трубки; положить сверху абажуры и сое-
динительный конец; закрыть укладочный и батарейный ящики,
приготовив их к переноске. При свертывании обратить особое вни-
мание на наличие всех креплений (барашков и гаек). На свертыва-
ние установки из боевого положения в походное полагается 7 мин.
Неисправности в установке для освещения командного пункта
устраняются быстро и легко.
При коротком замыкании в патроне светильника следует немед-
ленно отключить все светильники и, включая поочередно, устано-
вить неисправный и перезарядить патрон.
При коротком замыкании в проводе надо немедленно отключить
все светильники и установить неисправный, включая поочередно.
Осмотреть и провод (если замыкания в патроне нет); найдя неисправ-
ность изоляции — устранить.
При отсутствии света в одной из ламп, осмотреть ее; если она
неисправна, заменить годной. Если лампа исправна, осмотреть про-
вод; в случае обнаружения излома — сделать сросток.
Неисправная батарея (течь, уменьшенная емкость и пр.) отправ-
ляется для ремонта на завод или в ремонтную базу.
В случае короткого замыкания или слабого накала вследствие
замыкания через землю (перепутана полярность зажимов вилки)
следует проверить светильники, выключая их поочередно, найти
неправильно включенный светильник и устранить неисправность.
47. Работа № 6. Изучение переносных аккумуляторных
фонарей
План работы
1. Самостоятельное изучение табельных аккумуляторных фонарей.
2. Разобрать и собрать фонарь.
3. Написать основные тактико-технические данные.
При изучении аккумуляторных фонарей использовать материал
главы IV. При разборке и сборке фонарей обращать внимание на
взаимодействие частей, на чистоту и надежность контактов, на раз-
ницу в конструктивном выполнении аккумуляторных батарей, элек-
трических ламп накаливания и рефлекторов. Показателем правиль-
ности и тщательности сборки является нормальная работа фонарей.
При составлении тактико-технических данных учесть, что продол-
жительность работы с перерывами до зарядки батарей — до 20 час.
яри соответствующей лампочке.
аввйивввввввввввввввввввви
ГЛАВА VI
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ
ИНДУКЦИЯ
48. Магнитное поле магнитов. Магнитные спектры,
свойства магнитных силовых линий
В глубокой древности грекам было известно свойство опреде-
ленного камня бурого цвета притягивать к себе железо и сообщать
это свойство кускам железа, которые касаются камня. Этот камень
назвали магнитным по названию города Магнезия в Малой Азии,
где впервые была обнаружена магнитная руда. Одно из богатейших
месторождений магнитной руды находится в СССР на Урале (горы
Магнитная, Благодать и др.). Руда называется магнитным железняком,
так как она содержит химическое соединение железа с кислородом.
Кусок магнитного железняка называется природным или есте-
ственным магнитом. Свойство магнита притягивать к себе
куски железа называется магнетизмом.
Куски железа и стали после известной механической обработки
и соприкосновения с естественным магнитом приобретают магнитные
свойства. Сталь особенно долго хранит эти свойства. Такие маг-
ниты называются искусственными. Искусственные магниты
бывают различной формы: прямые, подковообразные (рис. 131). Маг-
нитная стрелка (например компаса) представляет легкий магнит,
укрепленный так, что может вращаться с весьма малым трением
(рис. 132). Если погрузить магнит в железные опилки, то последние
облепят его, причем особенно сильное притяжение будет заметно
на концах, и наоборот, в средней части притяжения опилок не на-
блюдается. Точки на концах магнита, обладающие особенно силь-
ным притяжением, называются полюсами магнита, а то место,
где нет притяжения, называется нейтральной зоной (рис. 133).
Один конец магнитной стрелки всегда указывает приблизи-
тельно на юг, а другой — соответственно на север. Полюс магнита,
указывающий север, называется северным полюсом магнита
и обозначается буквой N (начальная буква слова Nord — север).
Полюс, указывающий юг, называется южным полюсом маг-
нита и обозначается буквой S (начальная буква слова Sud — юг)
(рис. 133).
9 Электротехнические средства 129
Рис. 131. Магниты:
1 — подковообразные; 2— прямой
Рис. 132. Магнитные стрелки
Рис. 133. Полюса магнита: N—северный; S—южный
//V S -4'
^zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz^
Рис. 134. Деление магнита
В соответствии с упомянутыми названиями у магнита различают
северный и южный магнетизм. Условились северный магнетизм
считать положительным, а южный — отрицательным (приписывая
соответственно знак плюс или минус).
Всякий магнит имеет два полюса. Каждый элемент магнита, как
бы он ни был мал, всегда имеет северный и южный полюсы
(рис. 134). Опыт показывает, что не-
льзя получить магнит с одним полю-
сом, и сколько бы мы ни делили маг-
ниты, всегда будет получаться маг-
нит с двумя полюсами. Этот опыт дает
повод сделать предположение, что
каждое магнитное тело состоит из
большого количества очень малень-
ких молекулярных магнитов, располо-
женных так, что их одноименные по-
люсы направлены в одну и ту же сто-
рону (рис. 135). Если эти магнитики
будут расположены в беспорядке (рис.
135), то тело окажется ненамагничен-
S авм
Беспорядочное расположение
молекулярных магнитиков
в ненамагниченнам железе
S
N
Расположение молекулярных
магнитиков в намагниченном
железе
Рис. 135. Гипотеза Вебера
при ударах и сотрясениях, так
ным, так как общее действие всех
молекулярных магнитиков равно ну-
лю. Это предположение известно под
именем гипотезы Вебера.
Магниты теряют свои свойства
как молекулярные магнитики легко изменяют свое расположение.
Следовательно, с магнитами надо обращаться очень осторожно.
Всякие изменения температуры (нагрев магнита) влияют на магнит-
ные свойства, ослабляя их.
Рис. 136. Взаимодействие полюсов
Если к одному из концов магнитной стрелки, которая представ-
ляет собой искусственный магнит, поднести один из полюсов
другого магнита, то окажется, что стрелка будет менять свое
положение, причем движение будет различно, в зависимости от того,
какой полюс магнита приблизится к полюсу стрелки. Этот опыт
9* 131
показывает, что одноименные полюсы (рис. 136) отталкиваются, а
разноименные — притягиваются. Количественный закон магнитных
взаимодействий был установлен Кулоном в 1785 г. По закону Кулона,
сила взаимодействия между двумя магнитными полюсами направ-
лена вдоль прямой, их соединяющей; эта сила прямо пропорциональ-
на произведению количеств магнетизма, заключающихся в этих по-
люсах, и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
(32)
г1 2
Рис. 137. Магнитные спектры
где F—сила взаимодействия в динах;
— количество магнетизма в одном полюсе;
тп2 — количество магнетизма в другом полюсе;
г—расстояние между этими полюсами в сантиметрах.
Если в формуле принять F—1 дине, r= 1 см и m1 = m2=l,
то можно сказать, что за единицу количества магнетизма (магнит-
ной массы) можно принять такое
его количество, которое действует в
воздухе на равное себе количество
магнетизма на расстоянии 1 см с си-
лой, равной 1 дине \
Сила, с которой магнит оказывает
воздействие на другой магнит или
куски стали и железа, называется
магнитной силой.
Проделаем следующий опыт: поло-
жим на стол магнит, а сверх послед-
него бумагу; затем на бумагу насыплем
ровным слоем железных опилок.
Встряхнув слегка бумагу, мы заметим,
что опилки расположились своеобраз-
ными линиями, идущими от одного
полюса к другому (рис. 137). Значит,
всякий магнит окружен магнитным
полем. Пространство, в котором проявляется действие магнитных сил,
называется магнитным полем, а полученные кривые линии назы-
ваются линиями действия магнитных сил или просто магнит-
ными силовыми линиями. Расположение железных опилок
в магнитном поле называется магнитным спектром (рис. 137).
Условились считать, что: 1) магнитные силовые линии выходят из
северного полюса магнита и входят в его южный полюс (рис. 138);
2) все силовые линии являются замкнутыми, т. е., выходя из се-
верного полюса магнита и входя в южный, они продолжают про-
ходить внутри самого магнита, замыкаясь до места своего выхода
(рис. 138); 3) силовые линии магнитного поля никогда друг с дру-
гом не пересекаются; 4) наиболее густо магнитные силовые линии
располагаются около полюсов (рис. 138); 5) магнитная стрелка, по-
мещенная в определенном месте магнитного поля, устанавливается
1 Диг.а — единица силы, которая, будучи приложена к телу, обладающему
массой в 1 г, сообщает ему в кажгую секунду приращение скорости в 1 см.
132
по направлению касательной к силовой линии в данном месте поля;
устанавливая в различных местах магнитного поля маленькие маг-
нитные стрелки, можно проследить направление силовых линий
(рис. 139); 6) каждая магнитная силовая линия имеет стремление
укоротиться, т. е. принять кратчайшее направление; 7) магнитные
силовые линии, направленные в одну и ту же сторону, стремятся
оттолкнуться друг от друга, а направленные в разные стороны —
притянуться друг к другу; таким образом, в системе магнитных линий
наблюдается боковой распор.
По теории Фарадея, свойства магнитных силовых линйй объ-
ясняют механические действия магнитного поля. Например, на
Рис. 138. Направление маг-
нитных силовых линий
Рис. 139. Расположение магнитных стрелок
в магнитном поле
рис. 137 представлено расположение магнитных силовых линий
между разноименными и одноименными полюсами магнитов. В пер-
вом случае укорочение силовых линий объясняет притяжение раз-
ноименных полюсов, а во втором случае отталкивание одинаково
направленных силовых линий объясняет отталкивание одноименных
полюсов.
Напряженностью магнитного поля в какой-либо точке назы-
вается механическая сила, которая действует на единицу количества
магнетизма, заключающегося в этой точке; эта сила измеряется
в динах и обозначается буквой Н. Услови-
лись проводить через каждый квадратный
сантиметр столько силовых линий, сколько
N === S
дин имеет напряженность магнитного поля рис цо. Однородное
в данном месте. Таким образом, можно ска- 'магнитное поле
зать, что напряженностью магнитного поля
называется число магнитных силовых линий, проходящих через квад-
ратный сантиметр площади, перпендикулярной к направлению сило-
вых линий. Напряженность магнитного поля измеряется в единицах,
называемых гаус или в последнее время эрстед. Гаус есть на-
пряженность магнитного поля, при которой на 1 см2 приходится
одна силовая линия.
Если во всех точках магнитного поля напряженность его остает-
ся постоянной, то такое поле называется однородным или
равномерным. В однородном поле (рис. 140) магнитные сило-
вые линии имеют вид параллельных прямых, находящихся на оди-
наковых расстояниях друг от друга. Примером однородного маг-
нитного поля может служить поле земного магнетизма в данном
месте.
Поле, напряженность которого в различных точках неодинакова,
называется неоднородным или неравномерным. В неодно-
133
родном поле магнитные силовые линии не параллельны, и в тех
местах, где напряженность больше, силовые линии расположены
гуще, где она слабее — реже. Примером неоднородного поля может
служить магнитное поле, создаваемое каким-либо магнитом, напри-
мер, изображенное на рис. 138.
Рис. 141, Намагничивание железа
Так как силовые линии проходят по всей площади полюсов, то
общее число магнитных силовых линий, проходящих через некото-
рую площадь Q, в см2, называют магнитным потоком, обозначая
его буквой Ф.
Ф = Н-С}. (33)
Для измерения магнитного потока применяют единицу, назы-
ваемую максвелл в честь английского физика Максвелла.
Если вблизи магнита по-
Рис. 142а. Поток магнитных силовых ли-
ний в воздухе и в железном кольце
местить кусок железа или ста-
ли (рис. 141), то силовые ли-
нии поля магнита пройдут
через железо и оно намагни-
тится, а если вес куска же-
леза небольшой, то и притя-
нется к магниту. Этот про-
цесс— намагничивание железа
Рис. 1426. Магнитная индукция
через влияние — называется
явлением магнитной
индукции. Если в магнит-
ное ’поле поместить железное
кольцо (рис. 142а), то по
магнитному спектру можно
заметить как бы втягивание
силовых линий в железо и
сильное ослабление поля вну-
три кольца. То же самое вид-
но на рис. 1426. Число маг-
нитных силовых линий, про-
ходящих через 1 ел2 внутри железа, называется магнитной
индукцией и обозначается буквой В. Отношение, показывающее,
во сколько раз изменяется число магнитных силовых линий в металле
134
яа 1 см2 против нормальной напряженности поля, называется маг-
нитной проницаемостью и обозначается буквой (ми). Сле-
довательно,
(34)
fl
Для воздуха магнитная проницаемость равна единице. Для же-
леза, стали, чугуна, различных сплавов магнитная проницаемость
значительно больше единицы, и поэтому эти материалы называются
ферромагнитными. Тела, для которых магнитная проницаемость
меньше единицы, называются диамагнитными, например медь,
свинец, ртуть, серебро, цинк,стекло, золото, вода, алкоголь и др.
Тела, у которых магнитная проницаемость больше единицы, назы-
ваются парамагнитными. У большинства парамагнитных тел
(алюминий, олово и др.) магнитная проницаемость очень мало
отличается от единицы.
Не следует смешивать явление магнитной индукции с величиной
магнитной индукции.
49. Магнитное поле вокруг проводника с током
Проделаем следующий опыт. Возьмем лист бумаги и расположим
его горизонтально. Проткнув бумагу, проденем сквозь нее верти-
кально расположенный прямой провод (рис. 143). Пропустим по
проводнику электриче-
ский ток. Насыпая ‘на
бумагу вокруг провода
железные опилки, бу-
дем приводить бумагу
в легкое сотрясение, что-
бы опилки могли прео-
долеть трение. Можно
при этом наблюдать
образование магнитного
спектра, указывающего
расположение магнит-
ных силовых линий в
виде концентрических
колец, охватывающих
Рис. 143. Магнитный спектр поля проводника
провод с электрическим с током
током. Поднимая бума-
гу вверх и вниз, можно убедиться, что указанное расположение маг-
нитных силовых линий будет сохраняться во всех плоскостях, перпен-
дикулярных оси провода. Следовательно, проходя по проводнику,
электрический ток образует вокруг него магнитное поле, силовые линии
которого располагаются по концентрическим окружностям в пло-
скостях, перпендикулярных к направлению проводника.
Мы уже раньше указывали, что магнитная стрелка, расположен-
ная вдоль проводника, при пропускании через него электрического
тока стремится принять положение, перпендикулярное направлению
проводника. Направление магнитных силовых линий можно опреде-
135
лить при помощи маленьких магнитных стрелок, помещая их в раз-
личных точках вокруг провода и смотря на северные их концы,
которые указывают на направление линий.
Для определения направления силовых линий необходимо знать
направление тока в проводе. Обычно изображают направление тока
в проводе при помощи стрелки; если смотреть с торца провода
вслед току, то будут видны перья стрелки, а если смотреть на-
От нас К нам
© ®>
Рис. 144. Изо-
бражение на-
правления элек-
трического тока
в проводниках
Рис. 145. Правило
буравчика
Рис. 146. Изобра-
жение направления
магнитных сило-
вых линий поля
проводника с то-
ком
встречу, то будет видно острие стрелки. Направление тока в обоих
случаях изображено на рис. 144.
Существует несколько правил для определения направления
магнитных силовых линий. Наиболее известно п р а в и л о бурав-
чика, предложенное Максвеллом: «Если буравчик ввинчивать по на-
правлению электрического
тока, то рукоятка его будет
вращаться по направлению
магнитных силовых ли-
ний» (рис. 145).
Используя правило бу-
равчика и условные обо-
значения направленияэлек-
трического тока в провод-
нике, можно изобразить на-
правление магнитных сило-
вых линий, что и приведе-
но на рис. 146.
Если повторить опыт с
Рис. 147. Магнитный спектр поля тока в про- бумагой И Опилками ДЛЯ
воднике, изогнутом в виде петли замкнутой электрической
цепи с проводом, изогнутым
в виде петли (рис. 147), то можно заметить, что в этом случае
магнитное поле кругового тока будет иметь такой вид, как будто
все силовые линии выходят с одной стороны контура и входят
в его другую сторону, т. е. как будто мы имеет дело с тонким
магнитным диском, из северного полюса которого силовые линии
выходят и входят в южный полюс.
136
50. Соленоид
Если взять не один виток, а спираль, состоящую из нескольким
петель, и пропустить через нее электрический ток, то можно заме-
тить, что спираль обладает теми же свойствами, что и магнит, т. е.
имеет северный и южный полюсы (рис. 148). Такая спираль
называется соленоидом.
Магнитные поля отдельных
витков определяются для каж-
дого витка по правилу бурав-
чика; между каждой парой
соседних витков силовые ли-
нии уничтожаются, как про-
тивоположно направленные.
Соленоид во всех своих маг-
нитных свойствах подобен
магниту.
Для определения располо-
жения полюсов соленоида
применяется правило пра-
вой руки (рис. 149): если
положить на соленоид пра-
вую руку с отогнутым боль- Рис' 148. Соленоид
шим пальцем и притом так,
чтобы ток как бы выходил по направлению четырех пальцев, та
отогнутый большой палец укажет северный полюс соленоида.
Опыт показывает, что магнитный поток соленоида зависит от
двух величин: 1) числа витков соленоида и 2) силы тока, протекаю-
щего по проводу соленоида. Увеличение одной из этих величин,
влечет за собой увеличение магнитного потока внутри соленоида-
N
Направление
тона в соленоиде
Рис. 1?9. Правило правой
руки для определения полюсов соленоида
Палеи, покажет на
северный полюс соленоида
-Направление
магнитных
—8
силовых
х линий
Произведение значения силы тока в амперах на число витков
называют ампервитками. Например, электрический ток силой
в 10 а, обтекающий соленоид в 10 витков, оказывает такое же
действие, как ток в 1 а, обтекающий соленоид в 100 витков.
51. Намагничивание железного и стального сердечников
Если в соленоид ввести железный стержень, называемый сердеч-
ником, то можно заметить усиление магнитного действия соле-
ноида. Одновременно можно заметить, что при приближении железа
137
ж соленоиду оно начинает втягиваться внутрь соленоида до тех
•пор, пока середина сердечника не совпадет с серединой соленоида.
Втягивание увеличивается с увеличением силы тока. Явление втяги-
вания сердечника объясняется стремлением магнитных силовых
линий укоротиться (рис. 150).
Поместим около соленоида кусок железа; силовые линии поля
пройдут через железо, и оно намагнитится. Магнитные силовые
линии, стремясь укоротиться, будут втягивать железный сердечник
внутрь соленоида до тех пор, пока середина сердечника не совпадет
с серединой соленоида. Как же объяснить увеличение магнитного по-
тока соленоида с железным сердечником против величины магнитного
•потока того же соленоида без железного сердечника при одной и
-той же силе тока? Опыт показывает, что железный сердечник, вне-
Рис. 150. Втягивание сердечника в соленоид
генный в магнитное поле, намагничивается и сам становится магни-
том, но только до тех пор, пока железо находится в магнитном
поле. Явления намагничивания различны для разных тел. Например,
•гели взять чугунный брусок и поместить его в поле соленоида, то
можно заметить, что он намагничивается слабее, чем железо и
сталь.
Итак, если поместить внутри соленоида железный сердечник и
пропустить по соленоиду электрический ток, то железо, находясь
в магнитном поле соленоида, намагничивается, и в этом случае к
магнитному действию соленоида прибавится еще магнитное действие
железа. Это явление и объясняет увеличение магнитного действия
соленоида с сердечником.
Если электрический ток, проходящий через соленоид, выключить,
то железный сердечник теряет свои магнитные свойства. При этом
-магнетизм исчезает не весь, часть его остается (остаточный магне-
тизм). Остаточный магнетизм стали значительно больше, чем железа;
закаленная твердая сталь обладает большим остаточным магнетиз-
мом, чем мягкая литая сталь. Остаточный магнетизм ослабевает от
ударов, сотрясений и при повышении температуры.
52. Электромагнит
Электромагнитом называется прибор, состоящий из соле-
ноида и находящегося внутри него железного или стального сердеч-
ника. Магнитные свойства электромагнита таковы же, как и соле-
ноида, но только значительно сильнее.
138
Правило для определения полюсов электромагнита остается то
же, что и для соленоидов. В зависимости от силы протекающего
тока, числа витков и формы сердечника можно изготовить очень
сильные электромагниты, способные выдержать грузы, значительно
превышающие их собственный вес.
Полное число магнитных силовых линий, выходящих из север-
ного полюса электромагнита, называется магнитным потоком.
Путь прохождения магнитных силовых линий называется обычно
магнитной цепью.
Магнитные свойства электромагнитов зависят от числа ампер-
витков; однако наступает такой момент, когда даже при увеличении
числа ампервитков магнитный поток остается постоянным. Такое
Рис. 151. Схема электри-
ческого звонка:
2 — контакт; 2 — железная
пластинка; 3 —обмотка; 4—
шарик; 5 — чашечка
Рис. 152. Про-
стейший электро-
магнит
состояние сердечника электромагнита называется насыщенным;
значит, железо достигло магнитного насыщения. В этот момент
все молекулярные магнитики установились вдоль поля, и даль-
нейшее намагничивание делается уже невозможным.
Электромагниты находят самое широкое применение в электро-
технике: в электрических машинах, подъемных механизмах, всевозмож-
ных реле, аппаратах связи, электрических звонках (рис. 151) и пр.
Простейшее устройство электромагнита схематически показано
на рис. 152. Сердечник делается из мягкого железа или мягкой
стали; обмотка электромагнита берется из изолированной прово-
локи с высокой изоляцией.
Действие электрического звонка понятно из рассмотрения схемы
рис. 151. Электрический ток идет в направлении, указанном стрел-
ками, от элемента через ключ (кнопка), по обмоткам (3) электромаг-
нита с сердечником из мягкого железа, по железной пластинке (2) к
контакту (7) и к клемме элемента. В тот момент, когда электро-
магнит при прохождении электрического тока притянет железную
пластинку (2), соединенный с ней шарик {4) ударит по металличе-
ской чашке (5). В то же время вследствие отклонения пластинки
(2) электрическая цепь разомкнется около контакта (7), электромаг-
нит перестанет работать, и пластинка (2) оттягивается пружиной на
прежнее место и снова замыкает цепь. Явление это периодически
повторяется, и в результате получается непрерывный звук.
139
Электромагнит, через обмотку которого идет переменный ток,
приобретает магнитные свойства, все время меняющиеся, сообразно
с изменениями тока, благодаря чему такой электромагнит будет в
состоянии притягивать к себе лишь небольшие куски мягкого же-
леза, которые могут успевать перемагничиваться вслед за перемаг-
ничиванием электромагнита. Массивные куски железа не притяги-
ваются электромагнитом. Сердечники электромагнитов переменного
Рис. 153. Схема электрического звонка
переменного тока
якорь может повертываться на
тока вследствие беспрестанного
перемагничивания их гудят и
нагреваются.
Электрический звонок пере-
менного тока (рис. 153) состоит
из двух стальных магнитов,
укрепленных одноименными по-
люсами к медной планке. Якорь
помещается под северными по-
люсами магнитов. На якоре укре-
плен на стержне боек, ударяю-
щийся о металлические чашки,
так как якорь может качаться
около точки 1. Обмотки намо-
таны таким образом, что ток
проходит в них в противопо-
ложных направлениях и, уси-
ливая магнетизм одного магнита,
в то же время ослабляет магне-
тизм другого магнита, и, значит,
оси в сторону более сильно на-
магниченного магнита; при изменении направления тока якорь по-
вернется в другую сторону; при поворачивании якоря боек будет
ударять то по одной, то по другой чашке, и получится непре-
рывный звук.
53. Гистерезис
Для характеристики свойств ферромагнитных материалов поль-
зуются кривыми, показывающими зависимость магнитной индукции В
от изменения напряженности поля Н (рис. 154). Эти кривые назы-
ваются кривыми намагничивания. Из рассмотрения кривой
видно, что по достижении некоторого значения напряженности пе-
рестает увеличиваться В, что указывает на наличие магнитного насы-
щения. Кроме того, весьма важной характеристикой ферромагнитных
материалов является зависимость изменения магнитной индукции
В от //при периодическом изменении напряженности. График этой
зависимости (рис. 155) показывает явление отставания изменений
магнитной индукции от изменений напряженности поля. Явление
это носит название магнитного гистерезиса (запаздывания),
а замкнутая кривая (рис. 155) называется гистерезисной пет-
лей. Например, увеличивая силу тока в соленоиде, создающем
магнитное поле, будем тем самым увеличивать магнитную индукцию.
При изменении Нот нуля до величины Оа индукция В изменяется
по кривой ОА. Рост В, как видно, становится с увеличением Н и
140
В все медленнее. Если, начиная со значения Н — Оа, мы будем
уменьшать Н (уменьшая силу тока в соленоиде), В будет изме-
няться по кривой АА1г так что тем же самым значениям Н, кото-
рые были раньше, будут соответствовать другие значения В, боль-
ше прежних; это явление отставания значений В от тех, которые
оно должно бы иметь, и называется гистерезисом. Когда 77=0,
В не равно 0, а равно OAf, это есть остаточный магнетизм. Чтобы
железо размагнитить совсем, надо переменить направление тока в
соленоиде, следовательно, переменить направление поля 77 и до-
вести 77 до величины ОА2; тогда В — 0. Увеличивая теперь силу
Рис. 154. Кривые намагничивания
Рис. 155. Петля гистерезиса:
И — напряженность магнитного
поля; В — магнитная индукция
тока и отрицательное 77 до величины Оа = Оа,, получим индукцию,
тоже обратно направленную: В = = — аА. Уменьшая 77, полу-
чим для В кривую AsAt. При 77=0 индукция В = — ОД4; это
остаточный магнетизм. Меняя направление тока, начинаем Н уве-
личивать в том же направлении, с которого начали все изменения.
При Н=ОАЪ будем иметь 73 = 0; при Н=0а достигаем В = аА,
т. е. прежнего максимума индукции.
Это явление объясняется тем, что повороту молекулярных маг-
нитиков препятствуют некоторые силы сопротивления, для преодо-
ления которых надо затратить известную работу. Поэтому при
уменьшении 77 до нуля молекулярные магниты не возвра-
щаются к прежнему хаотическому расположению, а остаются
частично ориентированными по направлению существовавшей ранее
намагничивающей силы или напряженности поля. Работа, затрачи-
ваемая (безвозвратно) на полный цикл перемагничивания желе-
за, будет характеризоваться площадью, ограниченной петлей гисте-
резиса.
Для сердечников, подвергающихся постоянному перемагничива-
нию (сердечники электромагнитов и электрических машин перемен-
ного тока, якоря генераторов постоянного тока и пр.), желательны
наименьшие потери на гистерезисе, а поэтому для них следует при-
менять мягкое, хорошо отожженное железо.
141
54. Действие магнитного поля на проводник и на рамку
с током
Если поместить в магнитное поле электромагнита проводник
(рис. 156) и пропустить по этому проводнику электрический ток, то
Рис. 156. Поле магнитов
можно заметить движение проводника, причем
при своем движении он пересекает магнитные
силовые линии, т. е. направление движения
проводника перпендикулярно направлению
силовых линий. Проводник как бы вытал-
кивается из магнитного поля. Меняя направ-
ление электрического тока или направление
магнитного потока, можно заметить, что изме-
няется и направление движения проводника.
Объяснение явления движения проводника
с током в магнитном поле сводится к следую-
щему (рис. 157). При прохождении элек-
трического тока по проводнику вокруг послед-
него образуется магнитное поле, которое будет
взаимодействовать с основным магнитным по-
лем. Направление магнитных силовых линий
определяется по правилу буравчика. С одной
стороны, произойдет усиление результирую-
и проводника с током щего поля там, где магнитные силовые линии
обоих полей направлены в одну сторону. С дру-
гой стороны, наоборот, произойдет ослабление результирующего
поля там, где магнитные силовые линии обоих полей направлены проти-
Рис. 157. Взаимодействие
магнитных полей при
наличии проводника с то-
нком в магнитном поле
воположно друг к другу. Магнитные силовые линии результирующего
поля, стремясь укоротиться, выталкивают проводник с током в направ-
лении, периендикулярном направлению магнитных силовых линий.
142
Это явление — движение проводника с током в магнитном поле —
подчиняется правилу левой руки (рис. 158), а именно: если*
левую ладонь расположить так, чтобы силовые линии поля входили
в ладонь, а все вытянутые пальцы (кроме большого) указывал»
направление электрического тока, то проводник сдвинется в сто-
рону отогнутого большого пальца. Это наиболее распространенное
правило позволяет находить направление движения проводника с
током, находящегося в магнитном поле.
Сила F, приложенная к проводнику с током, определяющая его-
движение, зависит от напряженности магнитного поля Н, силы
тока в проводнике 1 и длины части проводника /, находящейся в
магнитном поле (активная длина).
F — Q,\H-l-l, (35)
где F выражена в динах, 1—в амперах и
I — в сантиметрах, а 0,1 — коэфициент пере-
вода величины силы тока из абсолютных
электромагнитных единиц в практические
(амперы).
Явление движения проводника с током
в магнитном поле использовано для констру-
ирования электрических двигателей и элек-
трических измерительных приборов, которые
называются поэтому магнитоэлектри-
Рис. 159. Рамка с током
в равномерном магнитном
ческими.
Теперь проделаем такой опыт. В равно-
мерное магнитное поле поместим рамку и поле
пропустим по ней электрический ток (рис. 159).
Рамка займет положение, перпендикулярное к магнитным силовым
линиям. Нетрудно видеть, что обе стороны рамки, создавая свое-
магнитное поле, направление которого определяется по правилу
буравчика, нарушают равномерность магнитного поля; можно заме-
тить усиление результирующего поля с одной стороны и ослабле-
ние с другой стороны. Магнитные силовые линии, стремясь уко-
ротиться, повертывают рамку с током с таким расчетом, чтобы*
силы F взаимно уравновесились, что будет достигнуто при перпен-
дикулярном расположении рамки к направлению магнитных силовых
линий. В этом случае через контур рамки пройдет наибольшее-
число магнитных силовых линий, и направления силовых магнитных
линий поля магнита и поля рамки совпадут.
Если же рамку с током поместить в неравномерное магнитное
поле, то она начнет двигаться в ту сторону, где напряженность-
поля больше, т. е. где силовые линии расположены гуще.
55. Взаимодействие проводников с током
Пусть имеются два параллельных проводника, в которых элек-
трические токи направлены в одну сторону (рис. 160). В простран-
стве между проводниками напряженность результирующего магнит-
ного поля выражается в виде разности напряженностей обоих
143
полей токов, поэтому густота магнитных силовых линий между
проводниками будет небольшая. Во внешних точках напряженность
результирующего поля будет равна сумме полей токов, так как
магнитные силовые линии имеют одинаковое направление, и поэтому
поблизости от проводников густота магнитных силовых линий
будет больше, чем между проводниками. Магнитные силовые линии,
охватывая оба проводника, стремясь укоротиться, сближают послед-
ние. Отсюда притяжение параллельных проводников с одинаково
направленными токами.
Обратное явление получится, если направление электрических
токов в параллельных проводниках будет противоположно (рис. 161).
Наибольшая густота магнитных силовых линий получается между
проводниками, где направление полей обоих токов совпадает. Выше
Рис. 160. Магнитное поле
двух проводников с одина-
ковым направлением элек-
трических токов
Рис. 161. Магнитное поле
двух проводников с проти-
воположным направлением
электрических токов
щами было установлено, что магнитные силовые линии, направлен-
ные в одну и ту же сторону, стремятся оттолкнуться друг от друга.
Отсюда — отталкивание параллельно расположенных проводников
ю противоположно направленными электрическими токами.
Сила взаимодействия между проводниками пропорциональна про-
изведению сил токов в них. Указанные взаимодействия между
проводниками при прохождении по ним электрического тока назы-
ваются электродинамическими. На использовании электро-
динамического явления основано устройство электрических измери-
тельных приборов, которые поэтому и называются электроди-
намическими измерительными приборами.
56. Индукция в проводнике при движении его
в магнитном поле
При изучении явлений электромагнетизма было установлено, что
при прохождении электрического тока по проводу вокруг послед-
него возникает магнитное поле. Естественно, возникает и обратный
вопрос: нельзя ли получить электрический ток, помещая проводник
в магнитное поле?
Проделаем следующий опыт. Возьмем провод и присоединим
концы его к гальванометру; затем внесем провод в поле электро-
магнита, пересекая быстрым движением силовые линии магнитного
поля. Гальванометр покажет наличие электрического тока в про-
воде. Ток, появляющийся в проводе, называется ин Аукционным
144
током. Возбуждение электрического тока в проводнике, пересе-
кающем магнитные силовые линии, называется электромагнит-
ной индукцией. Следовательно, явление электромагнитной
индукции заключается в том, что всякий раз, когда проводник пере-
секает силовые магнитные линии, в нем индуктируется электро-
движущая сила и при замыкании концов его получается электри-
ческий ток. Однако не при всяком движении проводника в магнит-
ном поле в нем индуктируется электродвижущая сила. Если дви-
гать проводник так, что он не будет пересекать магнитные силовые
линии, то гальванометр, присоединенный к концам провода, не дает
отклонения (рис. 162, а). Двигая же провод, приключенный к зажи-
мам чувствительного гальванометра, между полюсами электромаг-
Рис. 162. Электромагнитная индукция:
а — движение проводника без пересечения магнитных силовых линий; б — движение
проводника с пересечением магнитных силовых линий
нита так, чтобы он (провод) пересекал магнитные силовые линии
(рис. 162, б), можно заметить наличие индукционного электрического
тока. Изменяя направление движения проводника, можно заметить
изменение направления электрического тока в проводе.
Следовательно, можно сказать, что при движении в магнитном
поле и при пересечении силовых линий проводником на концах его
(проводника) возникает электродвижущая сила индукции. Механи-
ческая энергия превращается в электрическую энергию. При пре-
кращении движения проводника э. д. с. индуктироваться в нем не
будет, и электрический ток в замкнутой цепи исчезнет.
57. Величина электродвижущей силы
Опыт показывает, что величина индуктированной в проводнике
электродвижущей силы зависит от числа пересекаемых в секунду
магнитных силовых линий. Следовательно, величина э. д. с. будет
увеличиваться: 1) с увеличением напряженности магнитного поля,
так как при определенной скорости проводник будет пересекать
большее количество силовых магнитных линий; 2) с увеличением
скорости движения проводника, так как при этом он пересекает в
одну секунду большее число силовых линий и, наконец, 3) с уве-
личением длины движущегося проводника, так как в этом случае
проводник при своем движении (рис. 163) будет в каждую секунду
пересекать большее число магнитных силовых линий. Часть про-
водника, которая пересекает магнитные силовые линии, называется
активной длиной проводника (Z). Нетрудно видеть, что
Ю Электротехнические средства 145
наивыгоднейшие условия для электромагнитной индукции будут
в то время,когда направление движения проводника будет перпен-
дикулярно к направлению магнитных силовых линий.
Учитывая все вышеизложенное, можно определить величину
э. д. с. индукции по формуле:
Н-1-v
10s
в,
(36)
где Е—величина э. д. с. индукции в
вольтах;
Н— напряженность
проводника
магнитного поля в гаусах;
/ — активная длина проводника в сан-
тиметрах;
•и — скорость движения
перпендикулярно к направлению
магнитных силовых
тиметрах в секунду;
108 — коэфициент перевода величины
э. д. с. из абсолютных электро-
магнитных единиц в практические
(вольты).
Вспомним формулу 33, по которой
определяется величина магнитного потока:
линии в сан-
где Н — напряженность магнитного поля;
Q — площадь, через которую проходят
магнитные силовые линии.
Скорость движения проводника можно
определить по формуле:
Рис. 163. Правило правой
руки для определения на- S
правления электродвижущей
силы индукции
где S—расстояние, на которое проводник перемещается за t секунд.,
Зная эти формулы, можно написать:
t t t
т. e., действительно, величина э. д. с., индуктированной в провод-
нике, пропорциональна числу магнитных силовых линий, перере-
занных проводником в одну секунду.
£=у-10~8в. (37)
Следовательно, чтобы получить наибольшую величину э. д. с.
индукции при движении проводника в магнитном поле, необходимо
иметь большую напряженность в магнитном поле, передвигать про-
водник с максимально возможной скоростью и перпендикулярно к
направлению магнитных силовых линий.
146
Пример. Определить величину э. д. с. индукции в проводнике длиной
2,5 м, передвигающемся со скоростью 40 м в секунду перпендикулярно к сило-
вым линиям магнитного поля с напряженностью 23 000 гаус.
Решение. Применяя формулу 36, получаем:
„ Н-1-v 23000-250-4000
£==ЛГ=----------108---=23° в'
Направление э. д. с. индукции, величина которой определяется
формулой 36, как уже указывалось раньше, зависит от направления
движения проводника, а также от направления магнитных силовых
линий.
На правление э. д. с. индукции можно определить различными
способами, однако наиболее употребительны два метода: 1) правило
правой руки (рис. 163) и 2) закон Ленца.
Для определения направления э. д. с. индукции по правилу пра-
вой руки необходимо расположить в магнитном поле ладонь правой
руки таким образом, чтобы магнитные силовые линии входили
Рис. 164. Определение направления э. д. с. при
помощи правила правой руки и закона Ленца
в ладонь, а отогнутый большой палец указывал направление дви-
жения проводника, тогда направление вытянутых четырех паль-
цев укажет направление индуктированной э. д. с. в проводнике или
направление электрического индуктированного тока, если цепь
замкнута.
Закон Ленца: «В проводнике, движущемся в магнитном поле,
всегда индуктируется ток такого направления, при котором он про-
тиводействует причине, его вызвавшей».
Если мы с помощью правой руки определим направление элек-
трического тока в проводниках, движущихся, как указано стрелками
на рис. 164, то получим направление тока в первом случае от нас
за плоскость рисунка, а во втором случае наоборот. Применяя
закон Ленца и вспомнив правило левой руки для определения
движения проводника с током в магнитном поле, мы убеждаемся
в том, что если причиной появления индуктированного электри-
ческого тока в первом случае будет движение вверх, то направле-
ние тока должно быть такое, чтобы результирующее магнитное
поле двигало проводник вниз — для уничтожения причины, выз-
вавшей ток.
58. Индукция в замкнутом контуре
Проделаем несколько опытов. Вдвигая в замкнутый контур
постоянный магнит, можно убедиться по показанию гальванометра
в наведении в контуре электродвижущей силы того или иного
направления, в зависимости от того, приближается магнит или уда-
ляется от контура (рис. 165). То же самое явление наблюдается
ю*
147
при перемещении постоянного магнита (рис. 166) внутри соленоида:
гальванометр, приключенный к концам соленоида, дает отклонение.
И, наконец, тот же эффект отклонения стрелки гальванометра, под-
ключенного к концам соленоида, будет наблюдаться при вдвигании
внутрь соленоида другого соле-
ноида (рис. 167), по обмоткам
которого пропущен электри-
ческий ток. Во всех случаях
электромагнитная индукция на-
блюдается лишь во время пере-
сечения проводниками контура
магнитных силовых линий. Слс-
Рис. 165. Индукция в замкнутом контуре
довательно, взамкнутом контуре
индуктируется э. д. с. тогда,
когда изменяется магнитный по-
ток, пронизывающий площадь контура. Если, например, катушку
1 вдвинуть в катушку 2 (рис. 167) и замыкать и размыкать
электрическую цепь или изменять силу тока катушки 1, то
гальванометр, включенный на концы катушки 2, дает отклонения,
так как во всех этих случаях витки катушки 2 будут пересекаться
S
Рис. 166. Индукция в соленоиде при перемещении
постоянного магнита
изменяющимся маг-
нитным потоком ка-
тушки 1.
Величина э. д. с.
индукции, появляю-
щейся в замкнутом
контуре, зависит от
скорости изменения
магнитного потока,
пронизывающего пло-
щадь проводника; чем
быстрее будет изме-
няться магнитный по-
ток, тем будет боль-
ше индуктированная
электродвижущая си-
ла. Направление ин-
дуктированного тока
в замкнутом контуре
можно определить по
закону Ленца, кото-
рый был ранее приве-
ден. Если,' например,
применить это правило для контура, изображенного на рис. 165, то
при приближении к контуру северного полюса магнита на обра-
щенной к нему плоскости контура должен появиться также се-
верный полюс, который и будет противодействовать движению
магнита (так как одноименные полюса отталкиваются); следователь-
но, индуктированный ток будет иметь направление против часовой
стрелки. Наоборот, при удалении северного полюса на контуре
должен появиться южный полюс, который будет притягивать уда-
148
ляющийся северный, и, следовательно, направление электрического
тока в контуре будет по часовой стрелке.
Если вместо одного витка или контура взять катушку, состоя-
щую из нескольких витков изолированного провода, то в ней витки
будут соединены последовательно друг с другом, а поэтому электро-
движущие силы, индуктированные в каждом витке, будут скла-
дываться, а общее значение э. д. с. катушки будет пропорционально
Рис. 167. Индукция в соленоиде при движении соседнего с ним соленоида:
1 — 1-й соленоид; 2 — 2-й соленоид
числу витков. Например, если в одном витке индуктируется э. д. с.
в 0,5 в, то в катушке, состоящей из 100 витков, общее значение
э. д. с. будет 50 в.
На использовании явлений электромагнитной индукции основано
устройство электрических генераторов и трансформаторов.
59. Взаимная индукция
Проделаем следующий опыт. Возьмем железный сердечник по
форме рис. 168 и намотаем на него две катушки. Катушку 1 через
рубильник подключим к источнику электрической энергии, а к
149
катушке 2 присоединим гальванометр. При замыкании и размыкании
электрической цепи 1-й катушки гальванометр покажет наличие
индукционного тока во 2-й катушке. То же явление будет наблю-
даться при изменении силы тока помощью реостата. Это явление —
получение электродвижущей силы индукции во второй катушке при
изменении силы тока в цервой — называется взаимной индук-
цией, а э. д. с., получающаяся при этом, — электродвижущей
силой взаимной индукции. Электродвижущая сила взаимной
индукции изменяется пропорционально изменению силы тока в пер-
вой катушке, причем эта зависимость различна для катушек разных
Рис. 168. Взаимная индукция:
1, 2 — катушки
геометрических размеров, для различ-
ного взаимного расположения кату-
шек и разной магнитной проницаемо-
сти среды. Эта зависимость от среды,
размеров и взаимного расположения
катушек характеризуется к о э ф и -
циентом взаимной индук-
ц и и. Коэфициент взаимной индукции
генри (гн, Н). Генри
катушек, когда в одной
индукции в один вольт
измеряется в единицах, называемых
это есть коэфициент взаимной индукции
из них индуктируется э. д. с. взаимной
при изменении силы тока в другой катушке
на один ампер в одну секунду.
Явление взаимной индукции
струирования трансформаторов.
используется в технике для кон-
60. Самоиндукция. Экстраток замыкания
и размыкания
Как мы уже установили, электродвижущая сила индуктируется
в замкнутом проводнике при изменении величины магнитного потока,
пронизывающего площадь контура проводника. Если мы будем
теперь менять силу тока в проводнике, то естественно, что будет
меняться и магнитный поток, созданный самим же проводником
с током, так как при изучении электромагнетизма мы установили
зависимость изменения магнитного потока от силы тока, проходя-
щего по проводнику. Следовательно, при изменении магнитного
потока в проводнике будет индуктироваться э. д. с. Подобное
появление или возникновение э. д. с. в проводнике при изме-
нении силы тока, протекающего по нему, называется самоиндук-
цией; э. д. с., индуктируемая в этом случае при изменении маг-
нитного потока, называется электродвижущей силой само-
индукции.
Направление электродвижущей силы самоиндукции можно опре-
делить по закону Ленца. В данном случае движется не проводник,
а как бы магнитные силовые линии магнитного потока, увеличива-
ющегося или уменьшающегося в зависимости от изменения силы
тока в проводнике. Следовательно, в соответствии с законом Ленца,
при увеличении силы тока в проводнике э. д. с. самоиндукции
должна быть направлена против направления тока, мешая его уве-
личению; при уменьшении силы тока, наоборот, направление э. д. с.
150
самоиндукции будет совпадать с направлением тока, стремясь про-
тиводействовать уменьшению силы тока.
Особенно ясно явление самоиндукции проявляется при размы-
кании и замыкании электрической цепи. При замыкании цепи соле-
ноида последний будет создавать магнитное поле, и, следовательно,
в течение известного промежутка времени соответственно нараста-
нию силы тока будет увеличиваться магнитный поток, который
обеспечит появление электродвижущей силы самоиндукции; послед-
няя будет направлена против э. д. с. генератора. При размыкании
цепи уменьшающийся до нуля магнитный поток будет индуктиро-
вать э. д. с. самоиндукции того же направления, которое имела
э. д. с. генератора, стремясь как бы поддержать исчезающий маг-
нитный поток.
Электродвижущая сила самоиндукции, будучи замкнута на какое-
то сопротивление, вызывает электрический ток, который называется
экстраток; направление экстратока то же самое, что и э. д. с., а
величина его силы определяется по закону Ома. Экстраток, полу-
чающийся при размыкании цепи, называется экстратоком раз-
мыкания.
Появление искры при размыкании электрической цепи в рубиль-
никах и ключах объясняется появлением экстратока размыкания.
В момент размыкания сила тока быстро падает до нуля; так же
быстро соответственно уменьшается и магнитный поток; следова-
тельно, скорость пересечения магнитными силовыми линиями про-
водника или скорость изменения магнитного потока будет наи-
большая. Величина электродвижущей силы самоиндукции, подобно
всякой индуктированной э. д. с., зависит от скорости изменения
магнитного потока. Следовательно, в момент размыкания величина
э. д. с. самоиндукции может достичь очень большого значения, что
и вызывает появление искры на концах разъединяемых контактов.
Опыт показывает, что величина э. д. с. самоиндукции будет
больше при размыкании, чем при замыкании той же электрической
цепи.
Опыты показывают также, что проводники различной формы
обладают различной способностью индуктировать при данном изме-
нении силы тока э. д. с. самоиндукции; например, электромагнит с
большим числом витков обладает этой способностью больше, чем
обыкновенный проводник. В этом случае говорят, что самоиндукция
электромагнита больше, чем самоиндукция 1 провода. Влияние формы
проводника и среды, в которой он находится, на величину магнит-
ного потока определяется коэфициентом самоиндукции.
Разные проводники имеют различные коэфициенты самоиндукции.
Для измерения коэфициента самоиндукции принята практическая
единица, называемая генри. Генри в случае самоиндукции есть
коэфициент самоиндукции такого проводника, в котором при из-
менении силы тока на один ампер в одну секунду индуктируется
электродвижущая сила самоиндукции в один вольт.
1 В последнее время чаще употребляется термин «индуктивность». Теорети-
чески каждый проводник с током обладает индуктивностью; практически же
индуктивность заметна в соленоидах, особенно с железным сердечником.
151
61. Токи Фуко
Токами Фуко называются токи, индуктированные в сплошных
металлических частях при изменении в них магнитного потока.
Название токов Фуко происходит от фамилии ученого, их впервые
открывшего.
С физической стороны токи Фуко подобны вообще всем индук-
тированным в обычных проводниках токам. С этой точки зрения
безразлично, будут ли неподвижны магнитные силовые линии и
перемещаются ли, пересекая их, металлические части, или, наоборот,
неподвижны последние, а изменяется магнитное поле, причем маг-
нитные силовые линии пересекают металлические части; важно
лишь наличие факта пересечения магнитными силовыми линиями
металлических масс.
Можно проделать следующий опыт.
Создадим сильное магнитное поле с большой напряженностью
в приборе (рис. 169). Между наконечниками (/) свободно вра-
щается маятник с сплошным телом (3). При замыкании электрической
Рис. 169. Прибор для демонстрации токов
Фуко:
1 — наконечники; 2 — катушки с обмоткой; 3 — ма-
ятник; 4 — тело с вырезами
цепи обмотки (2) между наконечниками получается сильное магнит-
ное поле, которое пересекается сплошным телом. В момент пере-
сечения в теле индуктируются токи Фуко, которые имеют направле-
ние, определяемое по закону Ленца. Маятник быстро останавливается
в результате взаимодействия магнитных полей основного тока и
токов Фуко. В случае, если тело маятника имеет вырезы (4), пре-
пятствующие свободному обтеканию проводника токами Фуко, явле-
ние сильно ослабляется.
Токи Фуко, как и всякий электрический ток, выделяют тепло,
количество которого определяется по закону Джоуля — Ленца.
На нагревание металлических деталей при этом затрачивается лиш-
няя, непроизводительная часть энергии, поэтому эти токи называ-
ются паразитными. Следовательно, необходимо избегать распо-
ложения массивных металлических частей в переменном магнитном
поле. Так как по конструкции электрических машин и аппаратов
нельзя избежать случаев помещения металлических масс в магнитных
полях, то, следовательно, надо уменьшить силу токов Фуко,
152
что достигается тем, что увеличивают сопротивление, которое
эти токи должны преодолеть при замыкании цепи. С этой целью
металлические детали делаются не из сплошных металлических,
масс, а из большого числа отдельных частей, расположенных так,
чтобы на пути возникновения токов Фуко не могло образоваться
замкнутой электрической цепи. Например, сердечники электромаг-
нитов переменного тока, якоря электрических генераторов и электро-
двигателей и прочих электротехнических аппаратов делаются из
отдельных, изолированных друг от друга тонких железных листов,
толщиной не более 0,5 мм, причем расположенных таким образом,,
чтобы изолирующие прослойки были перпендикулярны к направле-
нию токов Фуко и мешали их образованию.
Для уменьшения потерь на токи Фуко (уменьшение нагревания}
применяют также иногда для изготозления сердечников отдельных,
аппаратов специальное железо с увеличенным удельным сопротив-
лением, называемое легированным железом.
aaaaaaassssss®®®®®®®®®®®®®
ГЛАВА VII
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
62. Переменный ток
Электрический ток, изменяющий с течением времени свою вели-
чину и направление (или только величину), является п е р е м е н н ы м
током.
Если изобразить на гра’фике величину и направление электри-
ческого тока, то можно воспользоваться координатами Декарта,
Рис. 170. График постоян-
ного тока
Рис. 171. График пульсирую-
щего тока
Рис. 172. График переменного
синусоидального тока
откладывая по вертикальной оси величину электрического тока, а
по горизонтальной оси — время, в течение которого он проходит по
цепи. Условились электрический ток одного направления отклады-
вать вверх от горизонтальной оси, а
ток противоположного направления в
той же цепи — вниз от этой оси. При
этих условиях постоянный ток изобра-
жается графиком, приведенным на рис.
170. Электрический ток, непрерывно
меняющий свою величину, не изменяя
направления, изображен на рис. 171.
Такой ток называется пульсирую-
щим. Переменный ток, меняющий величину и направление, изобра-
жен на графике рис. 172; здесь величина или сила тока меняется
по закону синуса. Такой ток называется синусоидальным
переменным током.
154
63. Получение переменного тока
При изучении явлений электромагнитной индукции было дока-
зано, что при движении проводника в магнитном поле, при условии
пересечения им магнитных силовых линий поля, в проводнике ин-
дуктируется электродвижущая сила.
Наивыгоднейшие условия для образования электромагнитной
индукции будут при наибольшем пересекании магнитных силовых
линий проводником. Последнее условие будет соблюдено, если на-
правления проводника, его движения и магнитных силовых линий
поля взаимно перпендикулярны.
В этом случае величина э. д. с. определяется по формуле 36:
где Е — величина электродвижущей силы
индукции в вольтах;
Н—напряженность магнитного поля в
гаусах;
/—-длина проводника в сантиметрах;
v— скорость движения проводника пер-
пендикулярно к направлению маг-
нитных силовых линий в сантимет-
Рис. 173. Движение про-
водника в магнитном
поле:
1—1-е положение провод-
ника; 2— 2-е положение
проводника; 3 — 3-е поло-
жение проводника
рах в секунду;
Ю8 — коэфициент перевода величины э. д. с. из абсолютных
электромагнитных единиц в практические (вольты).
Однако в практических условиях проводник движется в маг-
нитном поле не всегда перпендикулярно к направлению магнитных
силовых линий, а под некоторым углом к ним; при этом, как видно
на рис. 173, он в одно и то же время пересечет меньшее число
силовых линий, т. е. величина э. д. с. индукции в нем, следова-
тельно, тоже будет меньше. При своем перемещении из положения 1
в положение 2 проводник пересечет определенное число магнит-
ных силовых линий, а за тот же промежуток времени при движении
из положения 1 в положение 3 — меньше; чем меньше будет угол
наклона, тем меньшее число магнитных силовых линий будет пере-
секаться (следовательно, меньше будет э. д. с. индукции), и, нако-
нец, когда проводник будет двигаться вдоль магнитных силовых
линий, не пересекая их, в нем не будет индуктироваться э. д. с.
Следовательно, э. д. с. индукции может изменяться от нуля до
максимального значения, получаемого при движении проводника
перпендикулярно к направлению магнитных силовых линий. Нетрудно
доказать, что величина э. д. с. обычно в практических условиях
пропорциональна синусу угла а, образуемого направлением магнит-
ных силовых линий и направлением движения проводника (рис. 173),
т. е. в каждый данный момент величину э. д. с. индукции можно
определить по формуле:
И-l-v-sin я
(38)
155
Если а = 0, то sina = 0 и е~0.
Если а — 90°, то sin 90° = 1 и Е —
108
Для доказательства возможности получения переменного сину-
соидального значения э. д. с. индукции рассмотрим процесс враще-
ния проводника в равномерном магнитном поле с постоянной окру-
жной скоростью v, причем проводник движется по окружности
(рис. 174) с центром в точке О.
Направление движения проводника (указано стрелкой) — против
часовой стрелки; линия 0гО2 называется нейтральной линией; про-
водник, находящийся на этой линии,
₽__ч не пересекает магнитных силовых линий,
J а скользит как бы вдоль них, и поэто-
U-\> му в нем не индуктируется э. д. с.
vi % Пусть проводник, двигаясь по окруж-
ности, достиг точки 2, повернувшись на
угол а. Скорость v можно изобразить
касательной в точке нахождения про-
водника к окружности, по которой он
двигается. При нахождении проводника
в точке 1 скорость будет направлена
вдоль магнитных силовых линий. В точ-
ке 2 скорость можно разложить на две
Рис. 174. Получение перемен- составляющие, из которых одна — —
ного тока . направлена вдоль магнитных силовых
линий, а вторая — — перпендикулярна
к ним. Естественно, что пересечение магнитных силовых линий в
каждый момент зависит от составляющей
Как видно из рис. 174,
У2 = ^-sin a.
В точке 3 скорость v будет направлена перпендикулярно к маг-
нитным силовым линиям, т. е.
V = V2.
На основании всего вышеизложенного подтверждается, что при
вращении с постоянной скоростью проводника в равномерном маг-
нитном поле в нем действительно индуктируется переменная сину-
соидальная э. д. с., которая графически может быть выражена
синусоидой (рис. 172). На рис. 174 видно, что направление э. д. с.
в проводнике при прохождении нижней полуокружности обратно
тому, которое получается при прохождении верхней полуокружности
(правило правой руки).
Повторив все рассуждения для положений проводника в точках
4, 5,6, 7 и 8, можно еще раз убедиться в правильности вышеизло-
женных выводов и после этого построить полную кривую сину-
соиды.
Описав полную окружность, проводник начнет повторять свое
движение, а э. д. с. индукции будет также повторять свою вели-
чину и направление по той же синусоиде; таким образом можно
156
получать переменный ток, замыкая цепь с переменной синусоидаль-
ной э. д. с. Машины, в которых получается переменная э. д. с.,
называются генераторами переменного тока.
Угол а удобнее выразить в других величинах, которые могут
указать изменения значения э. д. с. по времени.
Пусть угол а будет пройден проводником за время t\ тогда
а „
отношение — есть не что иное, как угловая скорость, обозначаемая
обычно о». Следовательно:
а
ш — — и а = ш t.
t
Подставив значение а в формулу 38, будем иметь:
е
Н-1-v
108
sin со t в.
(39)
64. Периодическая частота
Рассматривая процесс получения переменной синусоидальной
э. д. с. индукции, мы установили, что процесс изменения ее вели-
чины и направления повторяется через одинаковый промежуток
времени — время прохождения проводником
окружности. В технике обычно и имеют
дело с такими токами; они называются
периодическими, а время, необходи-
мое для полного цикла изменений, называется
периодом тока и обозначается буквой Г.
Следовательно, если изобразить изменение
силы тока кривой (рис. 175), то период
тока укажет промежуток времени, в течение
Рис. 175. График перио-
дического переменного
тока
которого сила тока совершает все свои
изменения по синусоиде, после чего эти изменения начинают по-
вторяться. Все периоды для данного тока, естественно, равны
между собой.
В дальнейшем изложении, когда будет говориться о переменном
токе, всегда надо подразумевать простой периодический синусои-
дальный переменный ток.
Переменный ток чаще всего характеризуется не величиной
периода, а числом этих периодов в секунду. Эта величина назы-
вается частотой переменного тока. Чтобы узнать, сколько
периодов происходит за одну секунду, надо разделить ее на время
одного периода, т. е. на Т, и следовательно:
(40)
где f— частота переменного тока;
Т — период.
Т
157
Частота, следовательно, есть величина, обратная периоду. На-
пример, если период тока Т = — секунды, то /—— = 50 периодов
50 Т
в секунду.
Для измерения
называемая герц,
Рис. 176. Четырехпо-
люсный генератор пе-
ременного тока:
частоты переменного тока применяется единица,
который равен частоте в один период в секунду.
Следовательно, если частота переменного то-
ка— 50 периодов в секунду, то можно просто
сказать: 50 герц.
В СССР частота переменного тока для го-
сударственных станций принята в 50 герц; такая
же частота применяется и в подвижных элек-
трических станциях переменного тока, находя-
щихся в инженерных частях.
Для специальных установок может упо-
требляться переменный ток и другой частоты,
например для электропечей — 5—15 герц. Часто-
та измеряется электроизмерительным прибором,
1, 2 — проводник называемым частотомер.
При рассмотрении процесса получения сину-
соидальной э. д. с. индукции мы брали двухполюсную машину
(рис. 174), где проводник вращался в магнитном поле, образуемом
двумя полюсами.
В этом случае за один полный оборот проводника от точки
1 К точкам 2—3—4—5—6—7—8 и опять к точке 1 происходит пол-
ный цикл изменения э. д. с., т. е. один период. Следовательно,
частота переменного тока в этом случае будет численно равна
числу оборотов проводника в секунду:
где п—-число оборотов в минуту. г
Следовательно, чтобы получить частоту
в 50 герц при данной конструкции генератора, /77. График пе.
надо иметь /г = 50-60 = 3 000 оборотов в ми- ремённой синусои-
нуту. Подобную скорость часто бывает очень дальней электродви-
затруднительно получить, и поэтому прихо- жущей силы
дится итти по другому пути получения той
же частоты при меньших оборотах п в минуту. Если рассмот-
реть рис. 176, то можно заметить, что за один полный оборот по
окружности проводника э. д. с. индукции дважды будет иметь
максимальные положительные величины и столько же раз отрица-
тельные, т. е. будет изменяться по кривой рис. 177. Следовательно,
частота в этом случае будет:
60”'
Если взять шесть полюсов, то таким же путем можно доказать»
что
3 п
60 ’
158
и в общем виде в случае р пар полюсов
f=~- (41>
7 60
Пример 1. Определить частоту, которую дает шестиполюсный генератор
переменного тока при п = 1 000 об/мин.
Решение:
( 3-1000
f = —go— = 50 пер/сек. = 50 герц.
Пример 2. Определить число оборотов в минуту четырехполюсного гене-
ратора переменного тока, который вырабатывает э. д. с. с частотой 50 герц.
Решение:
60-/ 60-50 , _пп ,.
п = —- = —s—- = 1 500 об/мин.
Р 2
65. Мгновенное и эффективное значение тока
и напряжения
При рассмотрении вопроса о получении переменного тока было-
установлено, что величина и направление э. д. с изменяются, а сле-
довательно, будет меняться и сила тока, если э. д. с. будет зам-
кнута на определенное сопротивление. Одновременно было обна-
ружено периодическое изменение э. д. с. и силы тока по закону
синуса, так что переменный ток в течение одного периода, идя в
определенном направлении, изменяется от нуля до некоторого
максимального значения, а потом убывает снова до нуля, чтобы
затем, изменив направление, опять достичь такого же максимума и
возвратиться к нулевому значению. Следовательно, в каждый дан-
ный момент э. д. с. и сила тока имеют разные значения, которые
называются мгновенными. Наибольшее значение э. д. с. и силы
тока называется амплитудой. Естественно, что за один период,
изменяясь по закону синуса, выраженному графически синусоидой
(рис. 172), э. д. с. и сила тока будут иметь две амплитуды — по-
ложительную и отрицательную. Зная максимальное зна-
чение силы тока и период, можно при синусоидальном процессе
изменения построить график и таким образом определить любые
промежуточные значения силы тока; вот почему эти величины —
максимальное значение и период, — определяющие полностью весь
процесс изменения тока, называются постоянными величи-
нами (параметрами) для данного тока.
Учитывая все вышеизложенное, можно определить любое зна-
чение э. д. с. или силы тока, если известна амплитуда.
г =/шах-sin а. (42)
е =-Стах-Sin а. (43)
Это особенно наглядно видно из рассмотрения рис. 178. Угол а,
определяющий положение вектора силы тока (отрезок ОА, опре-
деляющий величину и направление силы тока, называется векто-
ром) в данный момент времени, называется фазовым углов,
или просто фазой тока.
159
Заменяя значение а через mt, получим:
I---/max • Sin О> t.
(44)
Однако введение понятий максимальных и мгновенных значений
силы тока и э. д. с. индукции недостаточно для практических
целей, так как они не характеризуют действия тока; приходится
вводить понятие о действующем, или эффективном, значении силы
переменного тока или э. д. с.
Для того чтобы иметь суждение о величине действующей силы
переменного тока, сравнивают его с постоянным током, производящим
то же самое тепловое действие, что и переменный ток. Такая сила пе-
ременного тока называется действующей или эффективной.
Действующей силой переменного тока счи-
Рис. 178. Векторное
изображение силы
тока
тают силу такого равнозначащего постоянного
тока, который, проходя через одно и то же
сопротивление, производит одинаковое с ним
тепловое действие, т. е. выделяет одно и то
же количество тепла. Если, например, идущий
через тепловой амперметр переменный ток вы-
зовет такое же отклонение стрелки прибора,
как и постоянный ток силой 5 а, то можно
сказать, что действующее значение данного
переменного тока тоже 5 а.
Мгновенные значения силы тока и э. д. с.
обозначаются буквами i и е, амплитудные зна-
чения — соответственно /тах и Етах и, наконец,
действующие значения — I и Е. Вычисления и измерения пока-
зывают, что действующая сила тока меньше амплитуды в/2 или
1,41 раза, т. е.
/=^ = 0,707 /max,
V
(45)
или
/ =/2 -/=1,41/. (46)
•Соответственно и для э. д. с.
= 0,707 Emax,
Emax - 1,41 Е.
Эффективное значение напряжения на зажимах также будет:
77= 0,707 /Утах.
У2
t7max=l,41 U.
(47)
(48)
(49)
Всеми электроизмерительными техническими приборами в цепях
переменного тока отмечаются действующие значения силы тока,
э. д. с. и напряжения на зажимах.
160
Сравнение переменного тока с постоянным для определения
действующих значений по тепловому действию становится понятным
из следующих соображений: 1) нагревание проводника не зависит
от направления тока; 2) нагревание проводника будет больше в те
моменты времени, когда сила тока достигает максимального значе-
ния, меньше—когда по проводнику протекает меньшая сила тока, и,
наконец, нагревание вовсе не происходит в те моменты, когда сила
тока равна нулю. Поэтому следует ожидать, что среднее нагрева-
ние проводника будет таким, как будто по проводнику проходит
какой-то постоянный ток, по величине несколько меньший, чем
амплитуда переменного тока.
66. Понятие о сдвиге фаз
Как указано выше, фазой или фазовым углом называется угол,
определяющий мгновенное значение периодически меняющейся вели-
чины в данный момент времени.
Рис. 179. Совпадение фаз силы тока и напряжения
Говорят, что две величины, изменяющиеся периодически, совпа-
дают по фазе или имеют одинаковые фазы, если совпадают их
максимальные положительные и отрицательные, а также и нулевые
значения (рис. 179) по времени. В этом случае математически
i — /шах-sin а; и= t7max-sina.
Говорят, что две величины имеют сдвиг фаз, если нулевые
и максимальные значения их не совпадают по времени (рис. 180).
В этом случае математически
и = £Лпах • sin a;' i = /тах • sin(a — ср).
Угол <р характеризует сдвиг фаз двух величин, в данном случае
напряжения и силы тока, причем величина напряжения считается
опережающей по фазе, так как изменения ее идут раньше соответ-
ствующих значений силы тока, а величина силы тока—отстающей
по фазе. Если бы изменения силы тока шли раньше, чем изменения
напряжения, то, наоборот, он был бы опережающим по фазе, а
напряжение — отстающим по фазе.
Ц Электротехнические средства 161
Оказывается, процессы, происходящее в цепях переменного тока,
значительно сложнее, чем в цепях постоянного тока, и там наблю-
даются сдвиги фаз, подобные указанным на рис. 180. Можно про-
делать такой опыт: включить сначала в цепь постоянного тока, а
затем в цепь переменного тока, с одинаковым в обоих случаях
напряжением, параллельно (рис. 181) ламповый реостат и ламповый
реостат с катушкой. При включении в цепь постоянного тока
Рис. 180. Сдвиг фаз при индуктивной нагрузке
лампы загорятся в обеих линиях. При включении в цепь перемен-
ного тока оба амперметра дадут отклонения, но накал лампочек
будет разный.
Лампы реостата в первой линии будут гореть одинаково как
при постоянном, так и переменном токе. Говорят, что лампы
Рис. 181. Включение активного и индуктивного сопротивлений
обладают лишь активным сопротивлением. Активным со-
противлением называется сопротивление, определяемое материалом
и габаритными размерами проводника.
Лампы реостата во второй линии будут гореть менее ярко при
переменном токе, и амперметр дает меньшее отклонение, — значит,
сила тока в случае переменного тока будет меньше. Оба сопротив-
ления остались без изменения как при постоянном, так и при пере-
менном токе; следовательно, дополнительное сопротивление, вслед-
ствие которого уменьшилась сила тока, вызвано наличием катушки;
это сопротивление называется индуктивным или реактивным*
Оказывается, это сопротивление зависит от частоты переменного
162
тока, а также от пространственного расположения проводов и от
их геометрических размеров. Чем больше частота, тем больше
индуктивное сопротивление. Индуктивное сопротивление объяс-
няется наличием э. д. с. самоиндукции.
Индуктивное сопротивление резко увеличивается, если в катушку
ввести железный сердечник. Приборы, которые вызывают появле-
ние индуктивного сопротивления, называются катушками само-
индукции.
Следовательно, в цепях переменного тока, кроме активного сопро-
тивления, зависящего от материала проводника, как это было при
постоянном токе, имеется
еще индуктивное сопротив-
ление. Наличие этого со- '
противления и вызывает
сдвиг фаз между напря-
жением в цепи переменного
тока и силой тока. Иссле-
дования показывают, что:
1) в цепях переменного тока
с одним активным сопротивление1м сила тока и напряжение совпадают
по фазе (рис. 179); 2) в цепях переменного тока с индуктивным
сопротивлением получается сдвиг фаз между напряжением и силой
тока, причем напряжение опережает силу тока (рис. 180). Это станет
вполне понятным, если вспомнить, что э. д. с. самоиндукции мешает
изменениям тока, а следовательно, задерживает процесс изменения
тока по отношению к вызывающим это изменение тока изменениям
напряжения на зажимах.
С явлением сдвига фаз можно не считаться лишь в случае
активных (ваттных) сопротивлений: лампы накаливания, нагреватель-
Рис. 182. Включение емкостного сопротив-
ления:
А—амперметр; К — вольтметр
Рис. 183. Сдвиг фаз при
емкостной нагрузке
ные приборы и т. д. Если в цепь переменного
тока включены электродвигатели, то по-
лучается уже индуктивное сопротивление
и появляется сдвиг фаз.
Если последовательно с лампой вклю-
чить конденсатор (рис. 182) и к данной
цепи подвести сначала постоянный, а затем
переменный ток, то можно заметить сле-
дующее явление: в цепи постоянного тока
лампа не загорится, и стрелка амперметра
не даст отклонения.
В цепи с конденсатором постоянный ток не проходит, и поэтому
лампы не загорятся. Переменный ток в той же цепи проходит,
амперметр дает показание.
Сопротивление конденсатора в цепи с переменным током будет
тем меньше, чем больше частота тока. Сопротивление конденсатора
называется емкостным сопротивлением. Повышение частоты
до 500 герц заставит ярко загораться лампы, включенные последо-
вательно с конденсатором. В цепях переменного тока с емкостным
сопротивлением вызывается сдвиг фаз между силой тока и напря-
жением, причем сила тока при емкостной нагрузке опережает напря-
жение на зажимах (рис. 183).
11*
163
67. Измерение мощности в цепях переменного тока
Выше было указано, что в цепях переменного тока приходится
различать мгновенные, действующие и максимальные значения силы
тока, э. д. с. и напряжения.
Как же считать мощность в цепях переменного тока?
В течение очень маленького периода времени всякий перемен-
ный ток можно рассматривать как ток постоянный. Следовательно,
для мгновенных значений переменного тока применимы все основ-
ные законы постоянного тока (закон Ома, Кирхгофа, Джоуля).
Мгновенное значение мощности для любого момента времени может
быть определено как произведение соответствующих мгновенных
значений силы тока и напряжения. Однако, если перейти от мгно-
венных к действующим значениям, то благодаря присутствию
в цепи переменного тока индуктивного и емкостного сопротивлений,
естественно, возникает необходимость учета этих факторов, и фор-
мулы основных законов принимают более общий характер.
Рис. 184. Измерение мощности переменного тока
Сопротивление, получающееся в результате сложения всех со-
противлений в цепях переменного тока, называется кажущимся
сопротивлением.
При отсутствии сдвига фаз мощность в цепи переменного тока
определится, как и в цепи постоянного тока:
P = I-U,
где I и U — действующие значения силы тока и напряжения.
При наличии сдвига фаз вопрос с определением мощности
осложняется. Если, например, в цепи переменного тока появилось
индуктивное сопротивление (электродвигатель), то прибор, включен-
ный в такую сеть, измеряющий затраченную мощность в ваттах
(ваттметр) (рис. 184), покажет число ватт меньше того, которое
получится при умножении значения силы тока на величину напря-
жения. Поэтому говорят, что ваттметр измеряет действительную
мощность; произведение же величины напряжения на величину
силы тока называют кажущейся мощностью.
Действительная мощность меньше кажущейся мощности, и число,
показывающее, во сколько раз действительная мощность меньше
кажущейся, называется коэфициентом мощности. Можно
доказать, что коэфициент мощности равен косинусу угла сдвига
фаз между силой тока и напряжением, т. е.
—— == cos ср. (50)
164
Следовательно, чтобы получить мощность переменного тока в
ваттах, надо умножить величину напряжения в вольтах на величину
силы тока в амперах и на коэфициент мощности, равный cos ср.
P = /-t7-coscp вт. (51)
Кажущаяся мощность измеряется в вольтампе-
р а х.
Для пояснения сказанного рассмотрим, какие колебания мощ-
ности будут происходить в цепи переменного тока, когда эта цепь
замкнута, например, на катушку самоиндукции с большой самоин-
дукцией и ничтожно малым активным сопротивлением. Сила тока,
как было указано раньше, в такой цепи будет отставать от напря-
жения. С увеличением силы тока внутри катушки усиливается маг-
нитное поле. На создание этого поля расходуется мощность, подво-
димая от сети. Когда ток, пройдя через свое максимальное значе-
ние, начнет уменьшаться, начнет уменьшаться и магнитное поле,
и при этом индуктируемая в катушке э. д. с. будет некоторое время
поддерживать ток в прежнем направлении, несмотря на уже изме-
нившееся направление напряжения генератора. Мощность теперь
отдается в сеть, и ее источником служит убывающее магнитное
поле катушки. Этот процесс будет длиться до тех пор, пока сила
тока не спадет до нуля.
После этого ток изменит свое направление, но по величине
будет вновь увеличиваться.
Пример 3. Найти силу тока в проводах при передаче мощности 20 000 кет
при напряжении 20 000 в и при cos ср = 0,5, 0,6, 0,8 и 1.
Решение. Пользуясь формулой 51, находим:
При cos <р = 0,5
При cos ср = 0,6
При cos ср = 0,8
При cos <р = 1
U cos <р
/ = 20000000 20000-0,5 = 2 000 а.
I- 20000000 20000-0,6 = 1 660 а.
I- 20000000 20000-0,8 = 1 250 а.
I- 20000000 - 1 000 а.
Этот пример показывает, как невыгодно для сетей работать с низ-
ким cos <р и как при этом увеличиваются потери на нагревание.
В сетях переменного тока непрерывно ведут борьбу за увели-
чение cos ср.
Пример 4. Определить действительную (ваттную) мощность генератора, раз-
вивающего напряжение 230 в при нагрузке в сети 100 а и cos ? = 0,8 и cos <р — 1.
Решение:
Р1 = 230-100-0,8 — 18400 вт — 18,4 кет.
Р2 - 230-100-1 - 23 000 вт — 23 кет.
165
W.P1
Рис. 185. Мощность переменного тока при
активном сопротивлении
Физический смысл угла сдвига <р заключается в следующем
Если между I и U нет сдвига фаз, генератор все время расходует
энергию в сеть (рис. 185).
Если же между I и U есть
сдвиг фаз, генератор часть
каждого полупериода отдает
энергию в сеть, а часть ,по-
лупериода получает ее обрат-
но (рис. 186).
Для построения графика
мощности следует брать для
каждого момента времени
мгновенные значения i и и,
перемножить их и полученные
значения мощности отклады-
вать в определенном масш-
табе от оси координат. Вслед-
ствие одинакового изменения
силы тока и напряжения зна-
чение мощности всегда будет положительно, и его надо откладывать
вверх от горизонтальной оси (рис. 185). Следовательно, мощность
всегда поступает в цепь от источника тока и в ней расходуется
независимо от напра-
вления тока.
Мощность опреде-
ляется по среднему
значению за период
и в данном случае
равняется произведе-
нию действующих зна-
чений силы тока и на-
пряжения.
Угол сдвига'фаз®
определяет собой то
время (ту часть пе-
риода), в течение ко-
торого генератор сам
получает энергию из
сети, т. е. превра-
щается из источника
в приемник энергии
(рис. 186, гд е эта
часть мощности ле- Рис. 186. Мощность переменного тока при индуктив-
жит ниже горизон- ной и активной нагрузке
тальной оси).
Вполне понятно, что сдвиг фаз в цепях, имеющих назна-
чение передавать энергию от источника к потребителю, является
нежелательным, так как он уменьшает полезное время пере-
дачи:
1) при <р = 0 энергия движется в сети только поступательно и
Р>0 (рис. 185);
166
2) при ср—90° вся участвующая в процессе энергия совершает
только одно колебательное движение и P — Q (рис. 187);
3) при 0 < ? <Z 90 имеется
промежуточный случай (рис. 186).
Часть энергии, которая со-
вершает колебательное движе-
ние, получила название реак-
тивной энергии; соответ-
ственно—реактивная мощность
(рис. 186).
68. Получение трехфазного
тока
Все предыдущие рассужде-
ния, опыты и выводы относи-
лись к так называемому одно-
фазному переменному
току. На практике чаще поль-
зуются трехфазным то-
ком. Если взять три генератора
переменного однофазного тока,
дающих одинаковые по вели-
Движение энергии от иапи к источнику
Рис. 187. Мощность переменного тока
при индуктивной нагрузке
чине напряжения, только сдвинутые относительно друг друга
по фазе (т. е. имеющие одинаковую частоту и отличающиеся
друг от друга тем, что напряжения во всех трех генераторах
Рис. 188. Получение трехфазного тока
достигают наибольших значений неодновременно), то можно полу-
чить так называемый трехфазный ток.
Как получить практически трехфазный ток от одной машины?
Расположим на невращающейся части (7) электрического гене-
ратора (рис. 188) три одинаковые катушки (2), смещенные относи-
167
тельно друг друга на 120°, и будем вращать внутри электромагнит
(3). При пересечении силовыми линиями электромагнита обмоток
катушек (2) в них будут индуктироваться э. д. с. индукции, сдвинутые
по фазе на одну треть периода. Если соединить конец и начало
каждой катушки через сопротивление, например лампу, то по цепи
пойдет электрический ток и будут работать три одинаковые одно-
фазные системы. Каждая из трех цепей в отдельности называется
фазой1. Подобная система получения электрической энергии и
Рис. 189. Соединение фаз трехфазного тока
«звездой»
называется трехфазной. Как видно на рис. 188, в данном случае
имеется налицо шесть проводов, связывающих генератор и нагрузку.
Оказывается, возможно уменьшить число проводов до четырех
и трех. Если концы всех фазных обмоток соединить в одну точку
и тоже самое сделать с нагрузками (рис. 189), то получится трех-
фазная система с четырьмя проводами. Подобное соединение обмо-
ток генератора и потребителей энергии называется соединением
Рис. 190. Графическое изображение трехфазного
тока
«звездой». Четвертый провод, соединяющий общую точку соедине-
ния обмоток генератора с потребителями, называется нулевым,
потому что при равномерной или одинаковой нагрузке фаз сила
тока в нем равна нулю (рис. 190). В каждое данное мгновение сила
тока в проводе равна алгебраической сумме сил токов в отдельных
фазах. Складывая мгновенные значения сил токов для любого
момента времени (рис. 190,1), получаем, что алгебраическая сумма
их равна нулю. Например, для точки а — и Z2 равны, но про-
тивоположны по направлению, а /3 = 0. Сумма будет тоже равна
1 Нельзя смешивать понятие о фазе в многофазных токах с фазой в век-
торных диаграммах.
168
нулю. То же самое получается, если проделать сложение сил тока
для любого момента времени по векторной диаграмме (рис. 190, II).
Сумма векторов и /2 будет равняться вектору Д-2, который
будет равен по величине вектору /3, но направлен противо-
положно. Следовательно, сумма векторов 13 и /1—2 будет равна
нулю, что и доказывает, что алгебраическая сумма сил токов &
отдельных фазах в любой момент времени равняется нулю, если,
сила тока во всех фазах одинакова.
Рис. 191. Трехпроводная система трехфаз-
ного тока при соединении «звездой»
Если есть возможность поддерживать равномерную нагрузку,,,
то необходимость в нулевом проводе отпадает и система превра-
щается в трехпроводную (рис. 191).
Поддерживать равномерность нагрузки отдельных фаз очень за-
труднительно, и потому нулевой провод обычно прокладывается, но его
Рис. 192. Включение измерительных приборов в трех-
проводной системе трехфазного тока для измерения
фазных и линейных значений силы тока и напряжения
сечение всегда берется в 2—3 раза меньше фазных проводов. В слу-
чае четырех- или трехпроводной системы трехфазного тока при
соединении «звездой» напряжение между проводами двух соседних
фаз и сила тока в этом случае называются линейными1 (рис. 192).
При данном соединении обмоток генератора «звездой» фазная сила
тока равна линейному значению.
1=1Ф. (52)
1 Линейное напряжение обозначается U или 77л . То же относится и к обо-
значению силы тока.
169
Фазное напряжение U$, как показывают теория и измерение,
меньше линейного U в ]/3, т. е. в 1,73 раза.
U— /3 . (53)
Это можно доказать, найдя разность напряжений двух соседних
фаз, что можно сделать на векторной диаграмме (рис. 192). Чтобы
найти разность векторов и и$г, надо к вектору t/ф, прибавить
вектор — Ui2, равный и противоположно направленный вектору t/ф,.
Рис. 193. Соединение фаз трехфазного тока «треуголь
ником»
Из векторной диаграммы (рис. 192) видно, что диагональ f/1_2
.дает вектор линейного напряжения между первым и вторым про-
водами трехфазной системы.
= -cos 30°;
но так как 1/з cos 30° = ,
то ^1-2 п Уз 2
= -и*,
или
ил =1,73 Уф.
Следовательно, действительно, в случае соединения обмоток
генератора «звездой» линейное напряжение больше фазного в J/ 3,
т. е. в 1,73 раза.
Однако можно обмотки трехфазного генератора переменного
тока соединить и по-другому, а именно: начало одной обмотки с
концом другой, как показано на рис. 193. Подобное соединение
называется соединением «треугольником». Если внешняя цепь разом-
кнута, то, несмотря на соединение обмоток отдельных фаз, ток не
появится, так как в каждый данный момент внутри системы алгеб-
раическая сумма э. д. с. равна нулю. При замыкании внешней цепи
«пойдет электрический ток, причем линейное напряжение U будет
равно фазному напряжению С/ф.
U^U*. (54)
170
При этом сила линейного тока будет больше силы фазного тока
в J/3, т. е. в 1,73 раза.
1=УЗ-1*. (55)
Построив векторную диаграмму сил токов и найдя разность
сил токов в соседних фазах, так как в каждом проводе токи двух
соседних фаз направлены навстречу друг другу, найдем указанное
в формуле 55 соотношение (рис. 194), подобно тому как это было
сделано нами при нахождении линейного напряжения в системе
трехфазного тока при соединении «звездой».
Для определения мощности трехфазной систе-
мы надо суммировать мощность всех фаз.
Р=Л + Р2+Р3,
где Р — общая мощность трехфазной системы;
Рт— мощность в первой фазе;
Р2— мощность во второй фазе;
Ръ — мощность в третьей фазе.
Если нагрузка фаз равномерна, т. е.
то
Р — Р — Р3
1 «5 О
Р=ЗРХ.
Рис. 194. Векторная
диаграмма для соеди-
нения фаз «треуголь-
ником»
Мощность одной фазы определяется по формуле 51, выведен-
ной для однофазного тока, т. е.
Рг = /ф • Дф • cos ср,
где /ф — фазная сила тока;
Дф— фазное напряжение;
ср — угол сдвига фаз между напряжением и силой тока. Сле-
довательно,
Р— 3 /ф • Дф • cos ср.
Если заменить фазные значения напряжения и силы тока через-
линейные, так как именно эти значения обычно измеряются прибо-
рами на электрических станциях, то получится:
Р=УЗ-1-и-cos ср. (56)
Действительно, при соединении обмоток «звездой» /—/ф (фор-
мула 52) и и = |/з-Дф (формула 53). Следовательно,
и 3.1/3
Р=3-/ф . U<h cos ср = 3-/-—^ cos ср = — r coscp=
Y /з V з • Z3
= УЗ-Р U-cos ср.
При соединении обмоток треугольником получится соответ-
ственно:
/ 3.1/3
Р=3-/ф • Дф -cosc5 = 3- —=- • U • cos ср — —-7=--PIP cos ср —
ф ф ' уз Уз • уз
= J/3 Д • cos ср.
171
Пример 5. Определить линейное напряжение в системе трехфазного тока
при соединении обмоток «звездой», если фазное напряжение равно 120 в.
Решение. Используя формулу 53, находим:
и= У3-иф = 1,73-120= 207,6 в.
При соединении фаз генератора «треугольником» линейное на-
пряжение будет равно фазному.
Пример 6. Определить силу фазного тока, если сила линейного тока при
соединении обмоток генератора равна 50 а.
Решение. Используя формулу 55, находим:
Пример 7. Определить мощность трехфазной системы, если напряжение
£7 = 230 в, сила тока /= 25 a, cos <р = 1 и cos <р = 0,8.
Решение:
1) Р — 1,73 -230 -25 -1 = 9 947,5 вт — 9,95 кет.
2) Р = 1,73-230-25 0,8 = 7 758 вт = 7,76 кет.
Следовательно, при работе на электрическое освещение (cos ф =
= 1) генератор может дать большую действительную мощность,
чем при работе на электродвигатели (cos ср = 0,8).
69. Применение трехфазного тока
Трехфазный ток в настоящее время имеет преимущественное
распространение в промышленности и сельском хозяйстве. Подвиж-
ные электрические станции переменного тока, имеющиеся в войсках,
также применяются трехфазного тока. Самым важным преимуще-
ством трехфазного тока является то, что он обладает свойством
создавать вращающееся магнитное поле, что дало возможность
построить дешевые и простые так называемые асинхронные электро-
двигатели переменного тока, значительно лучшие, чем электродви-
гатели однофазного тока. Затем оказывается, что при передаче
одной и той же мощности трехфазным током и однофазным током
в первом случае получается экономия в меди проводов до 25% по
сравнению с однофазным током. Наконец, генераторы трехфазного
тока примерно на 30% дешевле однофазных генераторов той же
мощности.
Подвижные электрические станции строятся на напряжение на
зажимах 230/133 в, где 230 в — линейное напряжение между линей-
ными проводами, а 133 в — фазное напряжение между линейными
проводами и нулевым проводом. Эксплоатационные номинальные
напряжения у приемников электрической энергии ниже напряжения
на зажимах электрических генераторов переменного тока; для при-
емников электрической энергии эксплоатационное номинальное
напряжение переменного тока — 220/127 в. Преимущества этой си-
стемы перед другими стандартными (380/220 в и 500 в), встречаю-
щимися в народном хозяйстве, заключаются для полевых условий
в следующем: 1) наибольшее распространение в промышленности,
172
что имеет решающее значение для военных условий, так как" поз-
воляет наиболее удобно использовать машины и аппараты перемен-
ного тока, применяющиеся в большом количестве в народном хозяй-
стве; 2) применение более прочных и экономичных электрических
ламп при напряжении 127 в; 3) большая безопасность для обслужи-
вающего персонала; 4) лучшие условия работы изоляции, что осо-
бенно важно в полевых условиях.
Естественно, что напряжение в 220 в представляет опасность
для обслуживающего персонала, и поэтому применяются соответ-
ствующие приспособления в виде заземления корпусов аппаратуры.
Необходимость унификации напряжений армейских и гражданских
установок подтверждается опытом войн, так как выяснилось, что в
техническом отношении наибольшее затруднение вызывало чрезвы-
чайно большое разнообразие напряжений как установок довоенного
времени, так и осуществленных во время войны. Это разнообразие
напряжений служило большим препятствием к осуществлению парал-
лельной работы отдельных установок, затрудняя этим объединение
снабжения электрической энергией отдельных участков фронта.
Войсковые потребители могут получать электрическую энергию
не только от подвижных электрических станций, имеющихся в инже-
нерных войсках, но и от местных государственных станций и линий
передач электрической энергии с напряжением 3 000, 6000, 10000 и
35000 в. Такие высокие напряжения очень выгодны для передачи
энергии на большие расстояния, так как при одной и той же мощ-
ности сила тока в проводах уменьшится, а вмевте с тем умень-
шатся и потери.
В этом случае должны быть использованы так называемые
трансформаторные подвижные подстанции, снижающие эти высокие
напряжения в низкие — эксплоатационные (220, 127 в).
В последнее время наблюдаются тенденции к расширению сферы
применения эксплоатационного напряжения 380/220 в, что вызы-
вается экономией материала проводов и, в частности, меди по отно-
шению к напряжению 220/127 в, а также стремление к применению
повышенной частоты (против 50 герц), что благоприятно, в частности,
для конструирования электроинструмента, так как уменьшаются
вес и стоимость его; имеются и другие преимущества в применении
повышенной частоты. Если повышение эксплоатационного напряже-
ния неблагоприятно для войсковых условий, так как уменьшается
безопасность обслуживания, то повышение частоты благоприятно
для полевых установок вследствие снижения их веса и стоимости.
Надо думать, что внедрение в промышленность и сельское хозяй-
ство электрических установок с новыми электрическими парамет-
рами своевременно и после надлежащей проработки распространится
и на войсковые устройства.
70. Заземление
Земля и тело человека являются проводниками электрического
тока. Земля считается хорошим проводником только в том случае,
когда рассматривается прохождение электрического тока через очень
большие сечения земли. Самый же грунт, т. е. образующие почву
173
породы, обладает весьма значительным удельным сопротивлением,
порядка 1 • 105 ом]см. Проводимость грунтов сильно увеличивается
при насыщении их влагой. Искусственная обработка земли солью
заметно уменьшает ее удельное сопротивление.
Следовательно, проводники надо изолировать от земли, чтобы
не было утечки электрического тока в землю. Иногда же, на-
оборот, требуется хорошо соединить металлический проводник с
почвой, чтобы обеспечить хорошую проводимость через землю, как,
например, при устройстве противогрозовой защиты («громоотводы»), в
установках для электризации искусственных препятствий, при уста-
новке радиопередатчиков и радиоприемников и т. д. Такое надеж-
ное соединение металлическим проводником какой-нибудь части
электрического устройства с почвой называется заземлением.
3 е м л е й в практическом смысле называют любую точку земной по-
верхности, удаленную не менее 20 м от всяких точек перехода в землю
тока из частей электрического устройства. Металлический провод-
ник, находящийся в непосредственном соприкосновении с почвой, на-
зывается заземлителем или заземляющим электродом.
Заземли ть какую-нибудь часть устройства — значит соединить
эту часть металлически с заземляющим электродом. 3 а мык а н и ем
на землю называется электрическое соединение с землей какой-
нибудь части установки, происшедшее вследствие нарушения изо-
ляции установки; ток, возникающий вследствие порчи изоляции и
протекающий через место замыкания, называется током замы-
кания на землю или током утечки.
Соединение с заземлителем одной из точек электрической цепи,
устраиваемое для обеспечения надежной работы установки, назы-
вается рабочим заземлением. Рабочее заземление устраивается
также для устранения или уменьшения опасности для установки
от повышения напряжения.’
Кроме случаев устройства рабочего заземления, в практике
встречается необходимость в устройстве так называемых защит-
ных заземлений, предназначенных для защиты людей от опас-
ных потенциалов, получающихся по тем или иным причинам в частях
установки, обычно не находящихся под напряжением.
Сопротивление, оказываемое человеческим телом прохождению
электрического тока, колеблется в пределах от нескольких сот до
нескольких миллионов ом. Сопротивление зависит от толщины кожи
на руках и ногах, от степени сухости и влажности кожи, от пот-
ливости, качества обуви и других причин.
Протекание через тело электрического тока в 0,1 а и выше,
особенно через важнейшие органы человеческого тела — сердце и
легкие, может явиться смертельным для человека. А такие случаи
могут быть даже при низких напряжениях, когда тело человека
представляет малое сопротивление: сырое помещение, утомленный
или раздраженный человек с повреждениями кожи и плохой обувью
и т. д. В таком случае при прикосновении к проводу с током, по
закону Ома, будем иметь:
г и ИО
/=—=---------= 0,11 а,
R 1000
174
что уже смертельно. Поэтому электротехнические установки должньв
быть выполнены таким образом, чтобы человек был огражден от
прохождения через него тока опасной величины.
Во время обслуживания электротехнических устройств и при
производстве электромонтажных работ человек может быть поражен,
электрическим током вследствие прикосновения не только к токо-
ведущим частям, но и к таким частям, на которых появляется
напряжение от неисправности изоляции. К таким деталям относятся:
корпуса электрических машин, оболочки бронированных кабелей...
строительные фермы, балки и колонны, расположенные вблизи от
проводов, несущих напряжение, и т. п. Любая электротехническая
установка всегда имеет отдельные части, нормально не находящиеся
под напряжением и как будто не представляющие опасности для
человека. Однако в момент аварий части эти, попав под напряже-
ние, оказываются весьма опасными. Обеспечить безопасность при-
косновения к таким частям путем надежного их изолирования
практически, конечно, нельзя из-за невозможности покрыть слоем
изоляции корпуса электродвигателей, кожухи рубильников и т. п.
Единственным средством, обеспечивающим безопасность случай-
ных прикосновений к частям электротехнических установок, могущих
оказаться под напряжением, является надежное заземление, снижа-
ющее их потенциал по отношению к земле до безопасной величины.
Такое соединение с заземлителями кожухов машин и аппаратов
и различных металлических конструкций, нормально не находящихся
под напряжением, называется защитным заземлением. Это
соединение делается для защиты лиц, соприкасающихся с электри-
ческим устройством, от появления опасного напряжения на перечис-
ленных частях, которое может произойти вследствие случайных,
аварийных соединений этих частей с проводами, находящимися под
напряжением.
Защитные заземления в особо опасных случаях рекомендуется
выполнять при напряжении свыше 40 в по отношению к земле, а в
менее опасных—при напряжении выше 150 в.
Следовательно, система трехфазного тока напряжением 380/220 в
практически всегда должна иметь защитное заземление.
В инженерных частях, например, требуется выполнять защитное
заземление корпусов электрифицированного инструмента, имеющего
электродвигатель с напряжением 220 в. Корпус при исправном
состоянии изоляции не находится под напряжением. При неисправ-
ности изоляции может оказаться, что корпус электроинструмента
получит опасный потенциал по отношению к земле; в этом случае
человек, касающийся инструмента руками и стоящий на земле, будет
поражен электрическим током. В качестве защитного заземления
электроинструментов применяется железный стержень, забиваемый
в землю и надежно соединенный с корпусом электроинструмента
при помощи четвертой жилы кабеля. Более сложные защитные и
рабочие заземления делаются в установках высокого напряжения,
например для заземления корпусов трансформаторов и каркасов
подвижных трансформаторных подстанций и т. д. В качестве зазем-
лителей могут служить погруженные в землю на глубину 0,5—0,9 м
железные полосы и пластины, размеры которых конкретизируются
175
для различных установок. Вместо пластин можно ставить и трубы,
лучше оцинкованные, диаметром 25—50 мм и длиной 2—3 м, за-
биваемые вертикально в землю. Трубы забиваются или ввертыва-
ются заподлицо с землей или еще ниже. Заземлители следует ста-
вить возможно ближе к заземленным частям. Если заземление
устраивается из нескольких труб, то расстояние между ними реко-
мендуется брать не менее длины трубы, во избежание слишком
большого мешающего влияния заземлителей («экранирующее» дей-
ствие) на величину общего сопротивления.
Все соединения в заземленных цепях должны быть выполнены
посредством сварки, свинчивания, склепывания и тому подобными
надежными способами.
Заземляющие провода желательно прокладывать так, чтобы они
были доступны для наблюдения.
Назначение защитного заземления заключается в том, чтобы
сделать безопасным прикосновение к металлическим корпусам,
вследствие повреждения получившим соединение с токоведущими
частями. Для этого между защищаемым корпусом и землей
должно быть установлено электрическое соединение настолько
малого сопротивления, чтобы параллельное включение человека
;и заземляющего устройства не вызывало, даже при наименьшем
возможном сопротивлении тела прикоснувшегося, тока через него
такой величины, который угрожал бы здоровью или жизни. Как
известно, при параллельном соединении токи разветвляются обратно
пропорционально сопротивлению ветвей.
Напряжением прикосновения называется напряжение между
двумя точками, возникающее во время замыкания на землю, к
•которым одновременно может прикоснуться человек. За безопас-
ное напряжение прикосновения принимается напряжение 40 в и
ниже.
Кроме того, при наибольшем возможном токе через землю
опасные для здоровья напряжения не должны возникать также
между различными пунктами почвы, находящимися вблизи зазем-
ляющих электродов, на расстоянии друг от друга, равном длине
шага — около 1 м («шаговое» напряжение). «Шаговое» напряжение
также ни при каких условиях не должно превышать безопасной
величины 40 в.
Места установок заземлителей в устройствах высокого напряже-
ния должны выбираться вдали от путей движения людей и живот-
ных и в случае необходимости ограждаться.
ГЛАВА VIII
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ МЕСТНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ
71. Подготовка театра возможных военных действий
в электротехническом отношении
Использование энергии местных электрических станций даст
наилучшие результаты при заблаговременной инженерной подго-
товке районов возможных военных действий и разработке кон-
струкций и методов быстрой постройки временных высоковольтных
линий передач и трансформаторных подстанций. При использовании
энергии местных станций установки и электрифицированные аппа-
раты войсковых частей должны приключаться к распределительным
сетям наиболее просто, быстро и удобно. Разнообразие установок
разного рода тока, напряжения и частоты, наблюдавшееся в период
мировой империалистической войны 1914—1918 гг., представляло
наибольшие технические трудности в налаживании надежного, бес-
перебойного электроснабжения. Необходимость стандартизации вы-
зывается тем соображением, что на войне требуется большое
количество разнообразного имущества и оборудования, которое
нельзя готовить только для армии в запас и которое должно
быть в необходимом количестве в резерве в стране. Большое
значение имеет своевременный и регулярно проверяемый учет
местных электрических станций, линий передач и крупных энерге-
тических объектов. Этот учет в виде справочников и карт дает
начальникам инженерных частей возможность наиболее рационально
решать вопрос о том, в какой мере эти установки могут быть исполь-
зованы для тех или иных целей при ведении военных действий.
Восстановление разрушенных станций и линий передач, а также
расширение установок должны привлекать особое внимание коман-
дования. Для успешного решения этих задач необходимо наличие
большого количества аппаратов и разнообразной материальной части
в технических парках и специальных войсковых подразделений
для восстановления, расширения и постройки новых энергети-
ческих сооружений. Масштаб требуемого оборудования и материа-
лов можно характеризовать хотя бы данными Поллака из опыта
работы электротехнических депо австро-венгерской армии в период
12 Электротехнические средства 177
первой мировой войны. В общей сложности из складов депо было выве-
зено для полевой армии около 2 000 наименований различного иму-
щества, из которых важнейшие: 1 030 комплектов агрегатов, 650 транс-
форматоров, 380 электродвигателей, 110 генераторов, 1 200 000 ламп
накаливания, 220 000 арматур с патронами, 7 600 000 м кабеля вы-
сокого напряжения, 28 000 000 м изолированного провода, 840 000 м
кабеля для электризации, 8 400 000 м голой проволоки, 364 000 м
оцинкованной железной проволоки, 210000 изоляторов и т. д.
Однако потребность полевых войск полностью не удовлетворялась,
и приходилось частично закупать необходимые материалы на месте.
Большие работы по восстановлению и расширению станций про-
изводились войсками разных армий. По словам полковника австрий-
ской армии Мюллера, в области электротехники за период империа-
листической войны 1914—1918 гг. «были решены такие задачи,
постановка которых казалась даже в предвоенное время невозмож-
ной». Громадное значение при восстановлении станций и передач и при
постройке новых имеют вопросы суррогатирования. Эти вопросы
остро встали еще в период мировой войны. В военное время потреб-
ности в материалах возрастают во всех областях военной техники.
Особенно это касается дефицитных материалов и импортного сырья.
Использование местных электрических станций как на своей терри-
тории, так и на территории противника должно происходить при
всякой возможности получения от них электрической энергии.
Местные электрические станции обслуживаются при их исполь-
зовании: 1) на своей территории постоянным персоналом и 2) на
территории противника электротехническими частями или персоналом
станции, но под контролем частей. В случае разрушения мест-
ной станции электротехнические части производят необходимый
ремонт, во время которого на особо важный и необходимый объект
с соответствующей нагрузкой постоянной сети города может ра-
ботать подвижная электрическая станция. При неисправности
распределительных сетей электротехнические части производят их
ремонт или развертывают переносные электроосветительные или
силовые сети для электрификации специальных потребителей элек-
трической энергии. При наличии нескольких крупных станций сле-
дует устраивать кольцевание их сетей для повышения общей
надежности электроснабжения.
Техника максимального использования местных станций и сетей
районных станций возможна при наличии: 1) простых конструкций
высоковольтных линий, легко поддающихся механизации при по-
стройке, 2) специальных машин для механизации работ по постройке
высоковольтных линий и 3) подвижных и разборных трансформа-
торных подстанций.
72. Полевые высоковольтные линии передач электрической
энергии
Несмотря на целый ряд недостатков, присущих высоковольтным
линиям, строящимся в зоне военных действий, эти линии возводи-
лись во время войны 1914—1918 гг. в очень больших размерах
всеми западноевропейскими армиями. Например, 3-я немецкая армия,
178
занимавшая фронт в 52 км, имела воздушные высоковольтные
линии протяженностью 350 км для напряжений до 45000 в и 1 000 км
низковольтных сетей. Естественно, что при постройке линий прихо-
дилось делать многочисленные отклонения от общепринятых правил,
но, по отзывам очевидцев, несчастных случаев и аварий было
очень мало.
При постройке высоковольтных линий следует учитывать все
моменты, облегчающие механизацию работ, максимальное однообра-
зие и простоту конструкций, однородность размеров, врубок и пр.,
не допуская незначительных различий, вызванных излишней точ-
ностью расчета, и учитывая возможность применения суррогатных
материалов (железные провода и пр.).
Рациональность применения железных проводов объясняется
следующим. При передаче на сравнительно небольшие расстояния не-
больших мощностей при высоком напряжении приходится применять
медные провода сечением 10 мм2 исключительно из соображений
механической прочности, тогда как по электрическому расчету можно
было бы вполне ставить медный провод сечением 4 мм2 и менее,
что, однако, не допускается нормами. В таких случаях, как раз
характерных для полевых условий, вполне можно и нужно заме-
нять медь железом, обладающим меньшей электропроводностью,
но имеющим достаточную механическую прочность. Широкое приме-
нение железные провода получили в период первой мировой импе-
риалистической войны. В настоящее время железные провода имеют
большое распространение в практике. Основные данные железных
проводов диаметром 4, 5 и 6 мм указаны в таблице XXI.
Таблица XXI
Основные данные железных проводов
Номинальный диаметр в мм Действительная площадь попереч- ного сечения в мм- Расчетная длина в мм Относительное удлинение в мм Временное сопро- , тивление в кг/мм2 Число перегибов на 180° до раз- рушения Омическое сопро- тивление при по- стоянном токе и для 1 000 м про- вода при 20°С в ом Удельное сопро- тивление при по- стоянном токе в ом м/мм2 Средний темпера- турный коэфици- ент сопротивления для интервала 15—60°С
4 12,6 200 1,3 65,9 18 11 ,10 0,1398 0,00422
5 19,6 200 1,9 54,0 10 6 ,21 0,1218 0,00470
6 26,4 200 2,4 70,8 5,5 5 ,26 0,1391 0,00422
Особого внимания заслуживает вопрос соединения железных
проводов между собой. Следует рекомендовать электрическую сварку
их встык при помощи специального аппарата. При отсутствии сва-
рочного аппарата .можно ставить для соединения специальные за-
жимы (рис. 195).
12*
179
Опоры делаются исключительно деревянные, в расчете, что
материал для них заготовляется на месте. Как известно, высота
столбов для опор находится в связи с величиной пролета между
опорами: чем больше пролет, тем выше должны быть взяты опоры,
и наоборот. С точки зрения ускорения срока
3/fi' постройки и уменьшения стоимости линии вы-
—' । г*— годно увеличивать пролет между опорами.
"П [ Однако это справедливо только до опреде-
_ 55 ленного пролета, так как с увеличением nPa-
's.____________,(Н~Т1 лета растет стрела провеса и, следовательно,
__ । i' Ico высота опоры, и самая опора становится бо-
~ । 11? Т~ ” лее тяжелой,а в случае больших пролетов—и
'Ц-? i 1 более сложной по своей конструкции; меха-
Приварить низация сравнительно проста при простых
формах опор и доставляет значительные за-
Рис. 195. Зажим для
сростков железных
5-мм проволок
труднения при сложной их конфигурации.
Конструкции промежуточных и анкерных опор
для высоковольтных линий приведены на
рис. 196—198.
При данных конструкциях опор можно при-
менять величину пролета между опорами до 80 м.
Анкерные опоры должны ставиться по одной
на 1 км линии, в ее изломах, на переходах че-
рез шоссе, железные дороги, реки и т. п.; во
всех остальных случаях устраиваются промежу-
точные опоры. Поправки в конструкции опор
и глубине зарывки делаются в соответствии с
местными условиями (грунт, условия работы,
наличие необходимых материалов).
высоковольтных линий применяются штыревого
Изоляторы для
типа. Основные электрические характеристики изоляторов указаны
в таблице XXII.
Таблица XXII
Основные электрические характеристики изоляторов
Номинальное эксплоата- ционное напряжение при деревянных опорах в кв ф О Й « S t=c к Д Среднее про- бивное напря- жение ф «в о и 5 ф
Тип штыревого изолятора с незазем- ленными штырями с заземлен- ными штыря- ми или метал- лическими опорами о, ta к ® св Й Pi W о Pi М В r*S Св О К Св Pi Pi R О я ф о Минимал! пробивно пряжение
Ш-6 6 — 50 25 75 65
Ш-10 10 6 60 33 90 79
Ш-20 .... 20 10 85 52 128 111
Ш-35 35 20 120 80 180 156
180
Значительное ускорение постройки линии передач высокого на-
пряжения может дать применение разборных опор по типу упо-
требляемых при электрификации сельского хозяйства. В этой же
плоскости надо рассматривать проблему использования земли как
силового провода в трехфазной системе.
Кабельные линии имели меньшее распространение в период
империалистической войны 1914—1918 гг., чем воздушные передачи.
Это объяснялось дефицитом изоляционных материалов и сложно-
стью кабельных работ при высоком напряжении. Имеются сведе-
ние. 196. Конструкции
промежуточных опор
в 6 600 в
для линий с напряжением
ния, что кабель на напряжение 3 000 и 5000 в был проложен
немцами в передовой полосе на Западном фронте. Большое коли-
чество кабеля снималось во Франции и Бельгии и отсылалось
в Германию на заводы военной промышленности. Принято думать,
что высоковольтный кабель не может быть вновь поставлен после
того, как он был снят с линии. Опыт немцев с бронированными
кабелями, проложенными уже в земле, показал, что это утвержде-
ние не всегда основательно.
В настоящее время техника кабельного дела шагнула далеко
вперед, давая более легкие и в то же время надежные провода.
181
Построение надежного и гибкого кабеля для напряжения 6 000 в
с резиновой изоляцией для передвижных потребителей энергии —
Рис. 197. Общий вид анкерной опоры на 6 600 в:
1 — столбы сосновые ll-jt; 2— столбы сосновые 8-лг; 3— подушка; 4 — траверса -100 X 65 X
х 10 лм«; 5 — штырь длиной 260 мм, диаметром 20—29 мм; 6 — болт длиной 260 мм, диа-
метром 20 мм; 7 — болт длиной 350 мм, диаметром 20 мм; 8 — болт длиной 540 мм, диа-
метром 20 мм; 9 — поперечина 370 X 70 X 10 мм
экскаваторов, торфодобывающих машин, электроплугов и т. п. — пред-
ставляет собой очень важную задачу. Замена воздушных пере-
дач кабелем высокого напряжения имеет большое значение при
маскировке.
182
Рис. 198. Общий вид опор для линий с напряжением 35 кв
73. Механизация постройки линий передач с высоким
напряжением
При постройке высоковольтных линий одним из решающих тре-
бований является быстрота установки. По опыту мировой войны
известен случай постройки в английских частях в сутки 1,5 км
высоковольтных трехфазных линий хорошо обученной и трениро-
ванной командой. Подобная скорость постройки в настоящее
время уже недостаточна. Современное состояние техники меха-
низации работ позволяет сильно увеличить производительность
труда и уменьшить расход рабочей силы. Радикальное решение
дает лишь комплексная конвейерная механизация и создание
применительно к ней новой организации и новых методов произ-
водства работ.
183

Vffl
Рис. 199. Схема механизации работ при постройке высоковольтных линий
Механизация на строительстве воздушных линий высоковольт-
ных передач в первую очередь охватывает наиболее трудоемкие
основные работы: развозка столбов и линейных материалов,
копание ям, установка столбов, утрамбовывание ям, подвеска
и натяжение проводов, расчистка трассы от зарослей и заготовка
стандартных деталей с помощью электроинструмента. В целях
комплексной механизации все машины сведены в специальные
механизированные строительные колонны. Последовательность
механизации работ при постройке высоковольтных линий указана
на рис. 199 и описана на стр. 192.
Основные машины, входящие в состав колонны: буровая для
сверления ям в земле, кран-столбостав, вышка, устройства для
размотки проводов, а также тележка для развозки столбов. Скорость
передвижения по грунтовым дорогам—6—12 км/час. Машины
смонтированы на гусеничных тракторах, что значительно повышает
их проходимость и мощность.
Буровая машина (рис. 200а и 2006) предназначена для рытья
ям при установке столбов. Она установлена на тракторе и приводится
в действие от вала трактора.
Буровая машина представляет собой диференциальный механизм,
диалогичный в принципе диференциалу автомобиля. Корпус дифе-
ренциала получает вращение от ведущей конической шестерни
и передает вращение через сателлиты и шестерни на штангу и на
основную трубчатую гайку. При этом гайка может быть затормо-
жена тормозом; тогда штанга получает нормальное число оборотов.
Наоборот, когда заторможена штанга (другим тормозом), гайка полу-
чает двойное число оборотов. Когда гайка заторможена, а штанга
вращается, бурав опускается вниз и, вращаясь, производит бурение
земли. Когда штанга заторможена, а гайка вращается, происходит
подъем бурава и вытаскивание грунта наверх. Разбрасывание земли
с бурава происходит в самом начале вращения бурава, когда он
еще находится над поверхностью земли. Буровая машина может
пробурить за 2—4 мин. яму глубиной 2 м, диаметром 400 мм, при-
чем бурение производится за 10—15 приемов, в зависимости от
грунта. Машина обслуживается двумя бойцами (бурильщик и трак-
торист). Производительность машин выше примерно в восемь раз,
чем ручной труд.
Кроме прямого назначения — сверления дыр для столбов высоко-
вольтных линий, машина может быть использована во всех
случаях, где требуются для различных инженерных работ и стро-
ительных сооружений котлованы в земле глубиной до 2 м
и диаметром 400 мм. Переход из походного положения в рабочее
(установка штанги вертикально) занимает 3,5—5 мин.
Кран-столбостав (рис. 201) предназначен для установки опор
высоковольтных линий и для погрузки столбов на тележки. Кран
смонтирован на тракторе и приводится в действие от двигателя
трактора. Кран состоит из раздвижной стрелы высотой 6,5 м с двумя
раскосами, фрикционного реверсивного устройства и червячной лебед-
ки-кабестана. Стрела крана во время работы снимается с крюка, на
котором висит во время переезда, и упирается в землю. Таким обра-
зом, вес опоры передается стрелой не на трактор, а на землю.
186
Рис. 200а. Общий вид буровой машины на тракторе СТЗ-З
Рис. 2006. Буровая машина БИ-9 на тракторе СТЗ-З
Стрела во время работы обязательно должна иметь небольшой
наклон вперед, иначе
назад на тракториста.
Отмечая большую
труда при применении
с поднятым грузом она может опрокинуться
выгоду и повышение производительности
крана на постройке высоковольтных линий,
необходимо указать, что работа на кране
требует хорошо обученной и дисциплиниро-
ванной команды. Подъем и опускание груза
производятся посредством червячной ле-
бедки-кабестана. Ее грузоподъемность — 2 т.
Реверсивное устройство дает возмож-
ность путем перестановки рукоятки включить
лебедку на подъем и спуск груза или совсем
остановить ее. Кран может быть приме-
нен не только для установки опор, но и для
вытаскивания их. При вытаскивании опоры
^500
Рис. 201. Кран-столбостав КИ-3 на гусеничном тракторе СТЗ-З
следует раскачать ее и несколько освободить таким образом
ее комель. В мягком грунте это делается вручную при помощи
каната. В твердом грунте предварительно возле комеля столба сле-
дует пробурить яму буровой машиной. Кран обслуживают три чело-
века. Успех работ с краном в 10 раз выше производительности
ручного труда. Время, необходимое для подъема и установки одной
столбовой опоры, — до 1,5 мин. Подъемный блок крана установлен
на конце состоящей из трех колен телескопической штанги; благо-
даря такому устройству можно быстро менять высоту крана.
Переход из походного положения в рабочее занимает 5—8 мин.
188
Вышка (рис. 202) предназначена для монтажа проводов и сборки
анкерных опор при постройке высоковольтных линий. Кроме того,
вышка может быть применена на линейных работах для измерения
провеса проводов, для осмотра сростков проводов, для переброски
проводов через линию связи, для подчистки сучьев на лесных про-
секах вдоль трассы высоковольтной линии, для трассировки на
пересеченной местности. Вышка состоит из телескопической мачты
с кабинкой наверху, червячной лебедки и реверсивного устройства,
работающих от двигателя трактора, на котором установлена вышка.
189
Вышка может поднять на высоту до 11 м двух человек с инстру-
ментом и материалами, общим грузом до 300 кг. Время подъема —
не более 0,5 мин. Подъем и опускание вышки производятся посред-
ством червячной лебедки. Реверсивное устройство дает возможность
путем перестановки рукоятки поднимать и опускать вышку или
оставлять ее в неподвижном состоянии. Производительность сборки
анкерных опор с вышки—1,5 часа на одну опору. Рабочий состав:
монтеров 2 и тракторист 1. Вышка снабжена устройством для при-
ведения в наклонное положение и предохранителями на случай
аварии с тросом. Переход из походного положения в рабочее зани-
мает 0,5—1 мин.
Рис. 203а. Устройство для размотки трех проводов одновременно:
1 — барабаны для проволоки; 2— ролики для выпрямления проволоки;
3 — проволока
Приспособление для размотки проводов смонти-
ровано на прицепке (рис. 203а) или на тракторе (рис. 2036). Оно со-
стоит из трех катушек и трех комплектов роликов. Катушки служат
для укрепления на них мотков проволоки при разматывании. Катушки
смонтированы в передней части прицепки на специальных кронштейнах.
Ролики служат для выравнивания проводов при разматывании. Все
три группы роликов расположены в задней части прицепки. Рабочий
состав — 6 чел. (тракторист и 5 размотчиков). Провод разматы-
вается при помощи буксирования прицепки. Норма выработки—600 м
трехпроводной линии в 1 час. Переход в рабочее положение из
походного занимает 7—12 мин. Комплект для натяжки проводов
состоит из ручной лебедки, перевозимой на одноосном колесном
ходу, блочной натяжки и динамометра для измерения силы натя-
жения. Тяговое усилие лебедки при работе одного человека — 1,5 т.
Для натяжки линии необходимо 8—10 чел. Время для натяжки
одного участка высоковольтной линии (между двумя анкерными
опорами)— 2 часа. Устройство для смотки проводов смонтировано
на тракторе и состоит из катушки, укрепленной на втулке заднего
колеса трактора, и роликов, укрепленных на втулке переднего колеса.
Рабочий состав — 6 чел. Провод наматывается вращением припод-
нятого колеса с катушкой.
190

Тележка для развозки столбов (рис. 204) представляет
собой два одноосных прицепа, связанных раздвижным дышлом. Рас-
стояние между раздвинутыми осями — 6,5 м, что дает возможность
перевозить бревна длиной до 11—13 м в количестве 12—15 шт.
Грузоподъемность тележки — 6 т. Обслуживающий состав для по-
грузки 6—9 чел. и для сопровождения—2—3 чел. Тягачом должен
быть гусеничный трактор. Для перевозки столбов с большим успе-
хом могут быть использованы гусеничные повозки, особенно в усло-
виях бездорожья и болотистой местности.
Для механизации вспомогательных работ необходимо иметь ком-
плект электрифицированного инструмента (пилы для валки и рас-
кряжевки леса, долбежники, ленточные пилы, рубанки, сверлилки
по дереву и металлу, торцевые ключи, нарезатели резьбы, отвертки
и пр.) и агрегат для сварки железных проводов.
Рос. 204. Тележка для развозки столбов
Организация работ по механизированной постройке высоко-
вольтных линий передач включает следующие операции: 1) рекогносци-
ровка местности; 2) трассировка линии; 3) развозка столбов; 4) сра-
щивание столбов, если они коротки; 5) навертывание изоляторов;
6) бурение ям; 7) ввертывание крюков в столб; 8) установка про-
межуточных опор; 9) сборка и установка анкерных опор; 10) раз-
мотка проводов; 11) подъем проводов; 12) натяжка проводов;
13) крепление проводов на промежуточных опорах; 14) нумерация
опор и нанесение знаков.
При рекогносцировке местности следует: 1) уточнить имеющиеся
карты района в отношении грунтовых дорог, железных дорог, рек,
лесов, болот и линий связи; 2) наметить наилучшее направление
линии; 3) выбрать места хранения материалов и районы заготовки
столбов и деревянных деталей; 4) установить пути подвоза мате-
риалов к месту постройки; 5) наметить место расквартирования
части и расположения машин.
На основании данных рекогносцировки намечается на карте трасса
линии и делается эскизный проект с подсчетом необходимых мате-
риалов для постройки линии, средств для дополнительных работ,
например расчистка просек, переходы через реки и пр. Кроме того,
составляются график работ и ведомость развозки столбов. При
выборе направления линии необходимо учитывать: 1) требования
маскировки (например, лучше обойти лес, чем делать прямую про-
секу, резко видимую с воздуха, и т. д.); 2) наилучшие пути подвоза
материалов; 3) наилучшие условия работ машин на трассе линии
192
(отсутствие болот, глубоких оврагов); 4) расположение существую-
щих линий связи, близость к которым идущей параллельно линии
высокого напряжения вызывает нарушение правильной и безопас-
ной работы линии связи вследствие электромагнитной индукции;
5) переходы через железные дороги, которые лучше всего делать
там, где железнодорожная линия проходит в местах выемки или
на ровном месте.
Трассировка линии производится по выбранному направлению от
начала постройки линии; намечаются расположения опор, измеря-
ются расстояния между ними. В места опор, после визирования,
забиваются колья: для промежуточных — один; для угловых — два,
из которых один наклонен в сторону поворота линии; для анкер-
ных — кол со специальной отметкой. Особого внимания требует
разбивка анкерных опор, при которой обозначаются места основных
столбов опоры и подкосов.
При бурении ям необходимо наблюдать, чтобы они были верти-
кальны для промежуточных и анкерных опор, глубиной 1,8—2,0 м,
а для подкосов — глубиной 1,2 м. Ямы для промежуточных опор
должны быть в створе; ямы для основных столбов анкерной опоры
должны быть одинаковой глубины. Для обеспечения высокой про-
изводительности работ буровая машина должна быть снабжена
острыми ножами.
При установке столбов краном наблюдать, чтобы они были опу-
щены в яму на всю ее глубину. Особого внимания требуют, во
избежание несчастных случаев, вопросы жесткого соблюдения тех-
ники безопасности. Установленная опора должна быть вертикально
и прочно укреплена в яме и находиться в створе линии передачи.
Траверсы и крючья на установленной опоре должны быть перпен-
дикулярны к трассе. При монтаже анкерных опор наблюдать, чтобы:
1) сопряжения всех частей опоры были пригнаны плотно, без зазо-
ров; 2) штыри не имели качки; 3) штыревые изоляторы были плотно
насажены на штыри и стояли вертикально. Анкерные опоры мон-
тируются с вышки.
При размотке проводов вдоль трассы надо соблюдать следую-
щие технические требования: 1) не перепутывать провода между
собой; 2) при пересечении дорог зарывать провода в землю на глу-
бину 10—15 см\ 3) на участках между двумя соседними анкерными
опорами, установленными для перехода через линии железных дорог,
линии высокого напряжения и т. п., провода не разматываются.
После размотки провода поднимаются на опоры, причем концы
поднимаемых проводов со стороны начального участка линии должны
быть прикреплены к изоляторам начальной анкерной опоры. При
натяжке проводов необходимо тщательно регулировать стрелу про-
веса в соответствии с величиной пролета. В таблице XXIII даны для
примера значения стрелы провеса и натяжения голого железного
провода (одножильного) диаметром 5 мм.
Провод крепится к шейке изолятора со стороны, обращенной
к крюку, причем вязальная проволока должна плотно прилегать
к шейке изолятора и проводу. Провода, идущие через пути сооб-
щения, линии связи и низковольтные электрические сети, не должны
иметь сростков. Просвет между проводами линий высокого напря-
J3 Электротехнические средства
193
Таблица XXIII
Провесы и ватяжеиия голого железного провода (одножильного) диамет-
ром 5 мм (сечением 19,6 мм2)
Температура в 60 65 70
Натя- жение в кг Стрела провеса в мм Натяже- ние в кг Стрела провеса в мм Натя- жение в кг Стрела провеса в мм
—30 90,25 700 81,1 1 000 75,3 1 240
—20 79,8 670 75,2 1 075 70,9 1 320
—10 74,8 925 70,0 1 150 66,9 1 400
— 5 216,0 1 200 212,0 1 480 210,0 1 710
0 69,0 1 000 56,0 1 220 63,8 1 470
4-10 64,5 1 070 62,4 1 290 60,8 1 535
-1-20 60,6 1 140 59,2 1 360 58,2 1 605
+30 58,8 1 190 56,5 1 430 56,1 1 665
+40 . 54,5 1 270 54,1 1 490 54,2 1 730
жения и пересекаемыми проводами должен быть не менее 2 м; при
пересечении железных дорог расстояние от головки рельса до про-
водов должно быть не менее 7,5 м.
74. Трансформаторы
Рис. 205. Взаимоиндукция:
д— гальванометр; 1, 2— обмотки
Возьмем железный сердечник (рис, 205) с намотанными на нем
двумя обмотками 1 и 2. В цепь обмотки 1, называемой пер-
вичной обмоткой, включим источник электрической энергии и рубиль-
ник; в цепь второй обмотки, назы-
ваемой вторичной, включим гальва-
нометр. При размыкании и замыкании
рубильника в первичной цепи можно
заметить отклонение стрелки галь-
ванометра во вторичной цепи. Это
явление весьма просто объясняется
процессом взаимной индукции. При
замыкании рубильника и при прохож-
дении электрического тока магнитные силовые линии пересекают витки
вторичной намотки, отчего образуется э. д. с. Когда в цепи устанавли-
вается постоянный ток, магнитные силовые линии не пересекают
витков вторичной обмотки, и стрелка гальванометра не отклоняется.
При размыкании цепи первичной обмотки исчезающий магнитный
поток также пересечет витки вторичной обмотки, и там снова воз-,
никнет э. д. с. Если же по первичной обмотке идет переменный
ток (рис. 206) с частотой 50 герц, то, разумеется, непрерывное
изменение силы тока сопровождается непрерывным изменением маг-
нитного потока, создаваемого им и пронизывающего вторичную
обмотку. Следовательно, во вторичной обмотке должна непрерывн®
индуктироваться электродвижущая сила также переменного направ-
194
ления в соответствии с изменением силы тока в первичной обмотке.
Такой аппарат, где во вторичной обмотке можно получить э. д. с.,
пропуская по первичной обмотке прибора переменный ток, называется
трансформатором. Нетрудно видеть, что величина э. д. с.,
индуктируемой во вторичной обмотке, зависит от числа витков п2
этой обмотки: чем больше витков, тем больше величина э. д. с.
Таким образом, при помощи трансформатора можно изменять на-
пряжение в цепи переменного тока путем изменения числа витков
в первичной и вторичной обмотках. В технических трансформато-
Рис. 206. Схема трансформатора
рах сопротивление обеих обмоток мало, и поэтому с достаточной
для практики точностью можно считать, что э. д. с. по величине
равна напряжению на зажимах, т. е. E2 = U2.
Переменный магнитный поток, индуктирующий во вторичной
обмотке э. д. с. = Е2, пронизывает и витки первичной обмотки, индук-
тируя в ней э. д. с. — Е^, величина которой зависит от числа вит-
ков этой первичной обмотки. Следовательно, электродвижущие силы
Ег и Е2, индуктирующиеся в этих обмотках, пропорциональны чис-
лам витков, т. е.
или, учитывая указанное выше замечание о соотношении э. д. с.
и напряжения на зажимах,
= = (58)
U2 п2
Напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток транс-
форматора относятся друг к другу так же, как и число витков
13* 195
этих обмоток. Это отношение называется коэфициентом трансфор-
мации и обозначается буквой К-
На рис. 207 приведена типовая схема передачи электрической энер-
гии от районных электрических станций к месту потребления. Если
трансформатор 2 повышает напряжение, чтобы иметь возможность
передавать энергию более высоким напряжением, так как это наи-
более выгодно с точки зрения потерь в проводах, то он называется
повышающим. На месте потребления электрической энергии напряже-
ние в трансформаторе 3 понижается для передачи в городе более низ-
ким напряжением и, наконец, в трансформаторе 4 понижается до ве-
личин, безопасных для обслуживающего персонала. Эти трансформато-
ры называются понижаю-
щими. Величины высоких и
низких напряжений пере-
менного тока, применяемые
в инженерных войсках, уже
указывались выше.
Совершенно очевидно,
что трансформаторы могут
быть как однофазные, так
и трехфазные.
Фазные обмотки транс-
форматора переменного то-
ка могут быть соединены
«звездой» или «треуголь-
ником».
Трансформатор обладает очень высоким коэфициентом полезного
действия, который достигает у машин большой мощности вели-
чины 98 и даже 99%.
Пренебрегая внутренними потерями мощности в трансформаторе,
можно написать:
Л = ^2.
где •coscp1 (мощность, забираемая трансформатором из
сети) и Р2 == /2 U2 • cos (мощность, отдаваемая в сеть).
?1 = ?2-
Следовательно,
I1Ul^I2U2,
или
/59)
Л 771 Aj
т. е. силы токов в обмотках обратно пропорциональны напряже-
ниям или числам витков.
75. Трансформаторные подстанции
Энергия местных электрических станций и линий передач исполь-
зуется при помощи подвижных или временных разборных трансфор-
маторных подстанций. На подвижной трансформаторной подстанции
196
tisoooe asm
Рис. 207. Типовая схема высоковольтной линии
передачи электроэнергии на большое расстояние:
1 — генератор; 2 — повышающий трансформатор
на электростанции; 3 ~ понижающий трансформа-
тор в центре потребления энергии; 4— понижаю-
щие трансформаторы у потребителей энергии
(рис. 208) все детали смонтированы на определенной транспортной
единице. Разборная трансформаторная подстанция собирается из
стандартных деталей, перевозимых на транспорте любого вида.
Подвижная трансформаторная подстанция состоит из следую-
щих деталей: 1) трансформатор; 2) распределительное устройство
низкого и высокого напряжения; 3) приспособление для включения
подстанции в линию передачи высокого напряжения; 4) арматура
для защиты от перенапряжения и осуществления техники безопас-
ности; 5) комплект принадлежностей, инструментов, запасных частей
и расходных материалов; 6) обоз.
Для снабжения энергией потребителей подстанциям придается
кабельная сеть. Мощность трансформаторных подстанций колеблется
в пределах 30—100 ква. Трансформаторные подстанции строятся для
напряжений, имеющих наибольшее распространение в данной стране.
Рис. 208. Подвижная трансформаторная подстанция мощностью
75 ква при напряжении 6600/230/133 в
Для подвижных подстанций наибольшее применение должен
найти масляный трансформатор; иногда используют сухие трансфор-
маторы. Под сухим трансформатором понимается такой трансфор-
матор, обмотки которого ничем не ограждены от среды и охлаж-
даются окружающим воздухом; такие трансформаторы конструи-
руются для небольших мощностей и для напряжений до 10 000 в.
Трансформатор называется масляным, когда он погружен в бак, до
краев заполненный специальным маслом, которое обладает не только
весьма высокой диэлектрической прочностью, но и весьма хорошей
теплоемкостью.
Основное преимущество сухих трансформаторов — удобство
в эксплоатации, а именно: 1) трансформатор можно легко осмотреть и
быстро сменить катушки; 2) отсутствует масло, требующее специально-
го наблюдения и испытаний; 3) трансформатор не требует сушки.
Недостатки этих конструкций: 1) подверженность воздействию
сырости и, как следствие этого, порча изоляции обмоток; 2) необхо-
димость вентиляции помещений, где установлены такие трансфор-
маторы; 3) подверженность загрязнению охлаждающих каналов при
неблагоприятных условиях эксплоатации; 4) относительная доро-
говизна.
Несмотря на большие преимущества сухих трансформаторов для
полевых установок, даже при применении специальных пропиток
обмоток, недостатки их настолько значительны, что для подвижных
подстанций используются в основном масляные трансформаторы.
197
к недостаткам масляных трансформаторов относятся: 1) увели-
ченные габариты; 2) затруднения в осмотре и ремонте, для произ-
водства которых необходимо спустить масло из бака и вынуть
оттуда трансформатор; 3) необходимость просушивания обмоток
трансформатора и масла, так как даже самое небольшое содержа-
ние воды очень сильно снижает изоляционную способность и пробив-
ную прочность масла, что наглядно ха-
рактеризуется данными таблицы XXIV.
Трансформаторное масло должно
применяться только чистое, хорошо
рафинированное, без примеси каких-либо
других веществ. Масло не должно содер-
жать минеральных кислот, щелочей и
активной серы, чтобы не было разъеда-
ния изоляции и металлических ча-
стей. Масло должно обладать высокой
температурой вспышки (не ниже 140° С,
с допуском в сторону понижения в
50°), чтобы даже сильнейшие пробои
между обмотками или от обмотки на
железо не могли вызвать его воспламе-
нения. Вязкость масла должна быть
незначительна, чтобы оно легко могло
стекать по каналам обмоток и желез-
ного сердечника. Для установок, рабо-
Таблица XXIV
Зависимость пробивной
прочности от содержания
воды
Содержание воды в масле в % Пробивная прочность в в
0 10,000
0,01 7,000
0,02 6,000
0,04 5,200
0,06 5,000
0,10 4,900
0,12 4,800
0,20 4,000
•
тающих на открытом воздухе, должно применяться масло, имеющее
температуру застывания не ниже минус 45° С.
Масляные трансформаторы, применяемые для подвижных под-
станций, приспособлены для перевозки с закрепленными обмотками
(распорки, усиление креплений) и с трубчатым кожухом с высоким
коэфициентом охлаждающей поверхности. Во всем остальном транс-
форматоры не отличаются об общераспространенных конструкций.
Распределительные устройства высокого и низкого напряжения
подвижных трансформаторных подстанций отличаются простотой
и включают лишь самую необходимую аппаратуру (рис. 209): разъ-
единители, плавкие предохранители, рубильники и простейшие изме-
рительные приборы — амперметры и вольтметры с переключателем.
Масляные выключатели обычно не применяются. Арматура высокого и
низкого напряжения монтируется в различных отделениях общего кры-
того каркаса подстанций в целях безопасности обслуживания, причем
при рабочем положении установки допуск в отделение высокого
напряжения не разрешается. В последнее время распределительное
устройство низкого напряжения выполняется выносного типа.
Особого внимания заслуживает включение трансформаторной
подстанции в линию при условии, что с последней не снимается
напряжение. Для напряжения до 10 000 в это решается довольно
просто. Приспособление для включения подстанции в линию пере-
дач высокого напряжения состоит из:
1) изолированной штанги (рис. 210) длиной 2 м со специальным
приспособлением на конце в виде ухвата для надевания на него
наконечника кабеля;
198
15'
7
10
T
Рис. 209. Схема электрических соединений подвижной трансформаторной подстанции типа Т-75/6
/4J
ft
ввод; 2—трехподюсный
разъединитель; з — предохранители
6 кв, 15 а; 4 — трансформатор 75/6;5 —
амперметр ЭН — 300 а; 6 — вольтметр
ЭМ — 260 в; 7—предохранитель осве-
щения; 8 — штепсель осветительный
30 а; 9—предохранитель 125 а силовой;
Ю— предохранитель 125 а запасной;
11 — предохранитель 30 а силовой;
12— рубильник трехполюсный 300 а;
13 — рубильник трехполюсный 80 а\
У4 — предохранитель 5 а, 120 в; 15 —
лампа 127 в; 16—штепсельная розетка;
17— штепсель силовой 120 а; 18 —
штепсель силовой 30 а; 19— переклю-
чатель для вольтметра; 20—запасной
зажим; 21 — предохранитель 160 а
2) трех изолированных кабелей, длиной 11 м каждый, с нако-
нечниками для подключения (рис. 211) к проводам линии высокого
напряжения;
Рис. 210. Штанга
Рис. 211. Наконечник для подклю-
чения к проводам линии высокого
напряжения
3) лестницы, укрепленной на крыше каркаса (рис. 10); иногда
для безопасности обслуживания в комплект подстанции включается
металлический костюм, который надевается при включении под-
станции в линию.
От перенапряжений 1 трансформаторы защищаются путем усиле-
ния изоляции первых витков первичной обмотки. При повреждении
изоляции витков высокого напряжения вследствие перенапряжения
1 Под перенапряжением понимают всякое увеличение напряжения в какой-
либо части установки до величии, которые могут быть опасны для изоляции,
200
обмотка низкого напряжения попадает под высокое напряжение.
Для безопасности на трансформаторе устанавливается пробивной;
предохранитель низкого напряжения, состоящий из двух металли-
ческих полюсов, изолированных слюдяной пластинкой толщиной
0,2 мм; один из полюсов предохранителя соединен с нулевой точ-
кой трансформатора на стороне низкого напряжения, а другой —
с корпусом трансформатора (земля). Предохранитель пробивается
при переходе напряжения с высокой стороны на низкую при
500—600 в, в результате чего происходит сплавление дугой обоих
металлических полюсов, чем достигается заземление обмотки низ-
кого напряжения. Для контроля изоляции в подвижных подстан-
циях установлен специальный вольтметр (6 на рис. 209).
Расстояние от подвижной трансформаторной подстанции до элек-
трической станции или стационарной трансформаторной подстанции
обычно не превышает 3—4 км, и так как на этих установках обычно
имеются приборы защиты от перенапряжений, то в подвижной под-
станции нет надобности устанавливать такие приборы. Иногда на
установках с напряжением, превышающим 10 000 в, ставятся дрос-
сельные катушки для защиты от перенапряжений.
От коротких замыканий трансформатор защищается при помощи,
трубчатых высоковольтных предохранителей. Предохранитель со-
стоит из фарфорового патрона с насаженными на конце его мед-
ными ножами, входящими в неподвижные контакты, и тонкой мед-
ной проволоки, проходящей внутри патрона; она перегорает при
коротком замыкании или при перегрузке, выключая автоматически
подстанцию.
Для безопасности в комплект подстанции, помимо упомянутого
выше металлического костюма, включаются резиновые ковер, сапоги
и перчатки. Для предохранения обслуживающего персонала от вы-
сокого напряжения, на случай неисправностей трансформатора или
распределительного устройства высокого напряжения, устраивается
защитное заземление всех металлических частей кузова подстанции.
В качестве заземляющих электродов применяются железные оцин-
кованные полосы размером 3 000X65 XI >9 мм; полосы укладыва-
ются в траншеи шириной в одну лопату, длиной 6 м и глубиной
0,5 м, вырытые на расстоянии 3 м от подстанции со всех четырех
сторон, параллельно им. В каждую траншею закладываются плашмя
по две полосы, соединенные последовательно болтом, крепящим
представляют угрозу исправной работе всей установки или же отдельных ее
частей, а также ухудшают условия личной или пожарной безопасности.
Причинами перенапряжений в установках высокого напряжения служат:
а) явления атмосферного электричества, а именно: электростатическая ин-
дукция; возникновение зарядов на проводах вследствие трения о них различных
частиц, находящихся в воздухе (пыли, снежинок и т. п.); пересечение воздушными
линиями, например в гористой местности, поверхностей со значительными
разностями потенциалов; индукционные действия, вызванные атмосферными
разрядами, происходящими в районе воздушной линии;
б) переходные явления при изменении режима работы в цепи высокого-
напряжения, а именно: включение и выключение электрических машин, транс-
форматоров, а также кабельных н воздушных линий большого протяжения;,
короткие замыкания при их возникновении и отключении; замыкания на землю
токоведущих частей вследствие повреждения изоляции и особенно в том слу-
чае, если они сопровождаются перемежающейся вольтовой дугой.
201
'одновременно наконечник изолированного провода селением 25 мм1'
«соединяющего заземление с металлическими частями кузова. Для
улучшения проводимости полосы посыпают по всей длине солью
из расчета 6—8 кг на траншею и заливают водой, считая по 3 ведра
на траншею; после этой операции траншеи засыпают землей и утрам-
бовывают. В случае если воды близко не окажется, полосы засы-
пают после посыпки солью без заливки водой, но глубину траншеи
увеличивают, доводя до влажных слоев.
Вся аппаратура и имущество трансформаторной подстанции мон-
тируются на прицепках, так как занимать для этих целей автомо-
Рис. 212. Вспомогательная прицепка подвижной трансформаторной
подстанции
биль было бы нерационально, учитывая, что данные установки
работают продолжительное время на одном месте. Проходимость
и подвижность такой установки получаются достаточно удовлетво-
рительными. Обычно все имущество собственно трансформаторной
подстанции монтируется на одной прицепке. Придаваемая подстанции
кабельная сеть и имущество для электрификации работ перевозятся
на второй прицепке (рис. 212).
В военной практике должны найти широкое применение подвиж-
ные трансформаторные подстанции, применяемые в сельском хозяй-
стве для электропахоты, электромолотьбы и других назначений.
В период империалистической войны 1914—1918 гг. подобные под-
станции использовались при снабжении энергией войск германской
армии. В настоящее время подвижные трансформаторные подстан-
ции строятся за границей, главным образом для сельскохозяй-
ственных работ, составляя резерв армии на военное время.
Трансформаторные подстанции предназначаются для электрифи-
кации инженерных работ: мостовых, лесозаготовительных, строи-
тельных и др.
202
Трансформаторные подстанции смонтированы на прицепках с укре-
пленными на них кузовами для предохранения всех деталей от
вредных атмосферных влияний. Трансформаторы крепятся к полу
прицепок посредством оттяжек на крюках. Схема электрических
соединений трансформаторной подстанции Т-75/6 изображена на
рис. 209, а общий вид трансформаторной прицепки — на рис. 10.
Три однополюсных линейных вывода для напряжения 6 600 в
укреплены на крыше кузова. Трехполюсный разъединитель с ры-
чажным приводом укреплен на шести опорных изоляторах; управ-
ление приводом производится при помощи рукоятки снаружи кузова;
разъединитель служит для включения и отключения трансформа-
тора. Трубчатые высоковольтные предохранители укрепляются каж-
дый на двух опорных изоляторах, защищая подстанцию от пере-
грузок и возможных коротких замыканий. Распределительное устрой-
ство низкого напряжения с аппаратурой по схеме рис. 209 выносится
при работе отдельно. Рубильники служат для включения транс-
форматора на силовую и осветительную нагрузки. Вольтметр
снабжен переключателем для измерения линейного и фазного' на-
пряжений. Контрольная лампа распределительного устройства заго-
рается тотчас по включении подстанции в линию, сигнализируя об
исправности лампы и присоединения; лампа освещает аппаратуру
распределительного устройства низкого напряжения. Предохрани-
тели установлены с плавкой вставкой стандартного типа.
Временные разборные трансформаторные подстанции собираются
из стандартных деталей. Мощность трансформаторов может коле-
баться от 5 до 100 ква. Напряжения — стандартные для данного
района. В конструктивном выполнении возможны два варианта:
1) открытого типа, когда трансформатор и простейшая аппаратура—:
разъединители и предохранители — собираются на площадке, укреп-
ленной на столбах; 2) закрытого типа, когда изготовляется времен-
ный трансформаторный киоск, внутри которого производится мон-
таж трансформатора и всей необходимой аппаратуры.
Первый вариант может быть рекомендован в полевых условиях
при отборе небольших мощностей до 15 ква, ввиду значительного
сокращения работы и расходов. Вес и величина трансформаторов
мощностью более 15 ква становятся столь значительными, что
утрачиваются преимущества мачтовой установки перед обыкновен-
ным трансформаторным киоском. Для установок на мачтах приме-
нимы исключительно масляные трансформаторы.
При монтаже временной трансформаторной подстанции в киоске
можно использовать в целях маскировки существующие помещения:
вышки домов, отдельные строения, углы мастерских и пр. Высоко-
вольтное оборудование самое элементарное — разъединители и плав-
кие предохранители. Масляные выключатели обычно не применяются.
0
аииввиввивввввивввввивввиЕ
ГЛАВА IX
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
76. Общие сведения
Измерительные приборы получили громадное распространение во
всех областях техники, но особенное значение они имеют для
электротехники, так как только с помощью электроизмеритель-
ных приборов можно судить о силе и напряжении электрического
тока.
В соответствии со своим назначениехМ электроизмерительные при-
боры имеют следующие названия:
1) амперметр — прибор для измерения силы тока;
2) вольтметр — прибор для измерения напряжения;
3) омметр — прибор для измерения сопротивления;
4) ваттметр'—прибор для измерения мощности;
5) счетчик — прибор для измерения работы электрического тока;
6) частотомер — прибор для измерения частоты;
7) фазометр — прибор для измерения сдвига фаз.
С точки зрения точности измерения все электроизмерительные
приборы делятся на три класса:
I класс — лабораторные и контрольные приборы, отличающиеся
большой точностью (погрешность не более 0,5% от номинальной
величины прибора; за номинальную величину прибора принимается
верхний предел измерения прибора) и чувствительностью, но хруп-
кие, требующие точной установки и осторожного обращения;
II класс — технические приборы, менее точные (погрешность их
показаний не должна превышать 2% от номинальной величины при-
бора) и чувствительные, но зато вполне пригодные для переноски,
не требующие особых приспособлений для своей установки и по-
этому применяемые везде (преимущественно на распределительных
устройствах электротехнических установок, как, например, подвиж-
ных электрических станций и пр.); эти приборы быстро дают непо-
средственные отсчеты в практических единицах, без всяких допол-
нительных вычислений;
III класс — приборы-указатели, предназначенные для неответ-
ственных измерений; погрешность их показаний может быть до 4%
от номинальной величины прибора.
204
Что касается ..принципа действия электроизмерительных прибо-
ров, то по этому признаку можно указать на нижеследующие
системы, имеющие наибольшее применение в установках инженер-
ных войск:
1) магнитоэлектрические приборы, вращающий мо-
мент у которых создается благодаря взаимодействию между полем
Рис. 213. Щитовые электроизмерительные
приборы
постоянного магнита и подвижной катушкой, по которой проходит
электрический ток;
2) электромагнитные приборы, основанные на намаг-
ничивающем действии тока;
3) электродинамические приборы, основанные на вза-
имодействии между двумя проводниками с электрическим током,
причем один из проводников не-
подвижный, а второй подвижный.
Имеются и другие, менее рас-
пространенные системы (тепловые,
электролитические, электростати-
ческие и пр.), основанные на раз-
личных проявлениях электриче-
ского тока: тепловом, химическом
и магнитном.
В практике электрификации
встр ечаются установки постоянно-
го и переменного тока, а поэтому
эле ктроизмерительные приборы
строя тся: а) для постоянного тока,
б) для пере менного тока и в) для
измерения постоянного и перемен-
ного тока.
При выборе приборов необ-
ходимо также знать, в каких уело- рис. 214. Переносной электронзмери-
виях будет работать прибор, т. е. тельный прибор
надо ли иметь прибор для ста-
ционарной установки (щитовой)(рис. 213) или переносной (рис. 214).
Все необходимые данные для характеристики электроизмери-
тельных приборов помещаются на шкалах их в виде условных зна-
ков, указанных в таблице XXV.
205
Таблица XXV
Условные обозначения для электроизмерительных приборов
Условный знак Содержание зйака У словный знак Содержание знака
А Амперметр ® Лабораторный прибор
V Вольтметр (к) © Контрольный прибор Технический прибор
W Ваттметр © Прибор-указатель
Й Омметр Прибор для постоянного
kWh й, CZZO Счетчик киловатт-часов Частотомер Магнитоэлектрическая система Электромагнитная си- стема 3 — — 50 3 — 50 4 2KV тока Прибор для переменного тока Прибор для постоянного и переменного тока Трехфазный ток Частота 50 герц Трехфазный ток частотой 50 герц Изоляция прибора испытана
Электродинамическая система Г £60° напряжением в 2 000 в Вертикальная установка прибора Горизонтальная установка прибора Наклонная установка при- бора под углом 60°
Примеры условных обозначений указаны в таблице XXVI.
Таблица XXVI
Примеры услов-
ных обозна-
чений
Содержание обозначений
Электромагнитный технический при-
бор постоянного тока для наклон-
ной установки под углом 30°
Электродинамический лабораторный
прибор для измерения постоян-
ного и переменного тока для
горизонтальной установки
Всякий электроизмерительный прибор имеет следующие основ-
ные части: кожух, шкалу, указательную стрелку, успокоитель, оси,
подпятники, приспособление для создания противодействующего
момента.
206
Кожух прибора защищает внутреннее устройство прибора от
механических повреждений и попадания пыли, а также в некоторых
случаях и влаги. Кожуха приборов изготовляются из металла
(рис. 213), дерева (рис. 214), эбонита или пластмассы.
Шкалой прибора называется поверхность с нанесенными на
ней отметками (рис. 215), указывающими непосредственно значение
измеряемой величины. Шкалы при-
боров бывают равномерные, когда
расстояния между двумя любыми
смежными отметками равны между
собой,и неравномерные, когда эти
расстояния не равны. Шкалы при-
‘''"''""А,,./
боров изготовляются обычно из
листовой стали или цинка и
оклеиваются бумагой, на которой
и наносятся деления шкалы.
Указательная стрелка
делается легкой и прочной, обычно
из алюминия.
Успокоители, как показы-
Рис. 2/5. Шкала измерительного при-
бора:
I—неравномерная шкала; II—равно-
мерная шкала
вает само название, служат для
успокоения колебаний подвижной системы приборов. Эти приспо-
собления применяются различных систем. Например, изображенный
на рис. 216 так называемый воздушный успокоитель состоит из
цилиндрической трубки (7), закрытой с одного конца и открытой
с другого. Внутри трубки перемещается легкий алюминиевый пор-
Рис. 2/5. Воздушные успокоители:
1 — цилиндрическая трубка; 2 — поршень; 3 — ось
Рис. 217. Подвиж-
ная система:
1 — алюминиевая
рамка; 2 — обмот-
ка; 3 — ось
у ~ ) 1.5KV I
шенек (2), связанный с осью (3) подвижной системы прибора. При5
вращении подвижной системы по часовой стрелке под поршеньком
получается разрежение воздуха, а при движении в обратном направ-
лении—сжатие. В обоих случаях получается разность давлений
воздуха на обе стороны поршенька, направленная против движения си-
стемы; в результате получается тормозящее успокаивающее действие..
Большинство электроизмерительных приборов получает показа-
ние измеряемой величины при помощи поворота подвижной системы..
Подвижная система может состоять, например, из легкой прямо-
угольной алюминиевой рамки (7), на которой намотана обмотка (2),
из тонкой изолированной проволоки (рис. 217). Вращение рамки
207
происходит при помощи коротких осей (3). Для уменьшения
трения оси шлифуются, равно как и подшипники или подпятники,
где они укрепляются. Подпятники делаются из твердого камня:
агат, рубин и др. В электроизмерительных приборах, употребляе-
мых на распределительных устройствах подвижных электрических
Рис. 218. Спиральная пру-
жина
Рис. 219. Приспособление
для установки указательной
стрелки в нулевое положе-
ние— корректор:
1 — винт
станций инженерных войск, в связи с вы-
полнением требования нечувствительности
к тряске подвижная система приборов,
чтобы не понижать точности измерения,
выполняется особой прочности, и цапфы
осей, опирающихся на камешки подшип-
ников, делаются округленными.
При измерении различных электриче-
ских величин в приборе создается вра-
щающий момент, действующий на по-
движную систему прибора, поворачивая его
до тех пор, пока он не уравновесится
противодействующим моментом, создавае-
мым каким-то добавочным приспособле-
нием. Чаще всего этот противодействую-
щий момент создается при помощи пру-
жин (рис. 218), имеющих форму плоских
или цилиндрических спиралей. Могут быть
использованы и другие приспособления
для создания противодействующих момен-
тов: сила тяжести системы грузиков или
сила взаимодействия тока и магнитного
поля.
При работе с электроизмерительными
приборами можно часто наблюдать, что
указательная стрелка стоит не на нулевом
показании шкалы прибора, когда он не
включен в сеть, и таким образом при вклю-
чении прибора показание его будет явно
неверное. Для приведения указательной
стрелки на нулевое показание в нерабо-
чем положении электроизмерительные при-
боры снабжаются особым приспособлением
(рис. 219). Указанное приспособление со-
стоит из винта (/), выходящего наружу
.кожуха. Поворачивая головку винта отверткой в ту или иную
сторону, можно несколько перемещать точку закрепления спиральной
пружины прибора и тем самым производить точную установку ука-
зательной стрелки.
Некоторые электроизмерительные приборы, например мостики,
употребляемые в подрывном деле для измерения сопротивления
запалов и кабелей, снабжаются приспособлением, позволяющим
закреплять подвижную систему прибора на время переноски и
перевозки. Эти приспособления называются арретиром. Арретир
уменьшает возможность повреждения прибора при перемещениях
его.
208
Технические электроизмерительные приборы должны удовле-
творять нижеследующим основным требованиям:
1. Прибор должен быть прост в конструктивном отношении
и дешев.
2. Прибор должен давать непосредственный отсчет измеряемой
величины в практических единицах.
3. Расход энергии в приборе должен быть по возможности мал.
4. Шкала прибора должна быть по возможности равномерной.
5. Прибор должен иметь приспособление для установки указа-
тельной стрелки на нуль.
6. Показания прибора не должны зависеть от воздействия внеш-
них причин (температура, посторонние магнитные и электрические
поля и т. д.).
7. Стрелка прибора должна сразу без колебаний останавливаться
на соответствующем делении шкалы, т. е. прибор должен быть,
как говорят, апериодическим.
8. Прибор должен обладать хорошей изоляцией.
Электроизмерительные приборы, употребляемые в установках
инженерных войск (магнитоэлектрические для станций постоянного
тока и электромагнитные для станций переменного тока) должны
обладать точностью измерения не менее 2%.
77. Магнитоэлектрические приборы
При изучении явлений электромагнетизма было установлено, что
если в равномерное магнитное поле поместить рамку и пропустить
по ней электрический ток (рис. 159), то
рамка займет положение, перпендикулярное
к магнитным силовым линиям. Магнитные
силовые линии результирующего поля,
стремясь укоротиться, повертывают рамку
с электрическим током с таким расчетом,
чтобы силы взаимно уравновесились, что
Рис. 220. Принцип работы
магнитоэлектрического
прибора
будет достигнуто при расположении рамки
перпендикулярно к направлению магнитных
силовых линий. В этом случае через кон-
тур рамки пройдет наибольшее число маг-
нитных силовых линий и направления магнитных силовых линий
поля магнита и поля рамки совпадут.
Из сказанного совершенно ясно, что поворот рамки в перпенди-
кулярное положение происходит при любой силе тока, протекаю-
щего по рамке. Чтобы использовать данный принцип взаимодействия
магнитного поля и рамки с электрическим токо.м для конструиро-
вания электроизмерительных приборов, надо создать для подвиж-
ной системы (рамка)'противодействующий момент, препятствующий
ее поворачиванию при прохождении электрического тока по рамке.
Этот противодействующий момент создается пружиной (рис. 220).
Если теперь через рамку пропустить электрический ток, то она
придет в движение, которому противодействует пружина, и поэтому
рамка сможет повернуться только на определенный угол, при кото-
ром сила взаимодействия магнитного поля и тока полностью урав-
14 Электротехнические средства 209
Рис. 221. Схема устройства магнитоэлектри-
ческого прибора:
1 — постоянный магнит; 2—подвижная рамка; 3—по-
люсные наконечники; 4— указательная стрелка;
б—противовесы; 6—противодействующие пружины;
7 —- винт для установки стрелки в нулевое поло-
жение; 8 — шкала; 9 — неподвижный железный
цилиндр; 10— воздушный зазор; 11 —каркас и успо-
/ коитель
Рис. 222. Магнитное поле магни-
тоэлектрического прибора:
F—направление сипы
новесится противодействием пружины. Каждой величине силы тока
соответствует определенный угол поворота рамки, а следовательно,
и определенное положение указательной стрелки, если последнюю,
укрепить на рамке, отме-
чающей соответствующее
деление шкалы прибора.
Из этого описания
принципа работы магнито-
электрического прибора
видно, что данные приборы
могут быть пригодны толь-
ко для измерения постоян-
ного тока, так как при
переменном токе рамка от-
клонения не дает, а бу-
дет только дрожать. Дро-
жание рамки объясняется
тем, что при обычно при-
меняемой на практике ча-
стоте переменного тока в 50
герц указательная стрелка
вследствие инерции подви-
жной системы не может
следовать быстрым коле-
баниям действующей силы.
Следовательно, магнитоэлектрический прибор надо включать
в сеть так, чтобы электрический ток проходил по рамке в опре-
деленном направлении. Зажимы прибора имеют знаки плюс (+)
и минус (—).
Конструктивное выполнение магнитоэлектрического прибора
указано на рисунке 221. Главные части прибора — постоянный маг-
нит (/) и подвижная рамка (2). Соз-
даваемое постоянным магнитом с по-
люсными наконечниками (3) сильное
поле делает прибор нечувствитель-
ным к влиянию всякого рода посто-
ронних полей. Между полюсами под-
ковообразного магнита помещена по-
движная катушка (рис. 217), снабжен-
ная стрелкой (4). Катушка обнимает
неподвижный железный цилиндр (2),
облегчающий прохождение магнитно-
го потока через катушку и способ-
ствующий более равномерному его
распределению (рис. 222). Направляю-
щее усилие создается двумя лег-
кими спиральными пружинами (6), которые служат также и для
подвода электрического тока к рамке. Путь прохождения электри-
ческого тока в магнитоэлектрическом приборе указан стрелками на
рис. 223. Эти же пружины возвращают рамку в исходное положе-
ние в нерабочем состоянии прибора. Указательная стрелка снаб-
210
жена двумя противовесами (5) для уравновешивания стрелки, чтобы
ее вес не влиял на точность показания прибора. Установка стрелки
в нулевое положение производится при помощи винта (7) и при-
способления, указанного на рис. 219.
Успокоителем в данной системе служит сама алюминиевая рамка
катушки, так как в ней возбуждаются токи Фуко, направление
которых противодействует движению рамки. Успокаивающее дей-
ствие пропорционально скорости движения рамки.
При описании принципа
каждой величине силы тока
рота подвижной системы, :
ционален при постоянной
напряженности поля лишь
изменению силы тока. Сле-
довательно, шкала (3) при-
бора получается равно-
мерная.
Анализируя принцип ра-
боты и конструктивное вы-
полнение прибора, можно
установить достоинства и
недостатки магнитоэлек-
действия прибора было выяснено, что
соответствует определенный угол пово-
'. е. угол отклонения стрелки пропор-
трических приборов. До- Рис. 223. Путь прохождения электрического
стоинства их следующие: тока в магнитоэлектрическом приборе
1) высокая чувствитель-
ность; 2) большая точность показаний; 3) малое потребление
энергии; 4) нечувствительность к влиянию внешних магнитных
полей; 5) незначительное влияние температуры; 6) равномерная
шкала; 7) апериодичность, т. е. хорошее успокоение.
Недостатки магнитоэлектрических приборов следующие: 1) при-
годность для измерения лишь постоянного тока; 2) чувствитель-
ность к перегрузкам, что объясняется малым сечением токопрово-
дящих спиральных пружин и проводов рамки, которые при пере-
грузке легко могут перегореть; 3) сравнительно высокая стоимость.
Приборы магнитоэлектрической системы ставятся на распреде-
лительные устройства агрегатов подвижных электрических станций
постоянного тока, находящихся на вооружении инженерных войск.
78. Электромагнитные приборы
Принцип действия электромагнитных приборов показан на
рис. 224 и 225. Приборы эти имеют неподвижную катушку (7)
и подвижной сердечник (2) из мягкого железа. Действие приборов
основано на том, что при прохождении по обмотке неподвижной
катушки электрического тока сердечник намагничивается и втяги-
вается в неподвижную катушку; при этом сердечник совершает
прямолинейное движение, как показано на рис. 224, или вращатель-
ное, как в электромагнитном приборе, изображенном на рис. 225.
Противодействующей силой является упругость пружины (3) или
противовес. Сила, с которой сердечник отклоняется от своего перво-
начального положения, пропорциональна силе тока в катушке и
14* 211
напряженности поля в сердечнике, а так как последняя также
зависит от силы тока, то можно считать, что втягивающее усилие
пропорционально квадрату силы измеряемого тока.
Электромагнитные приборы пригодны для измерения как постоян-
ного, так и переменного тока, так как полярность сердечника ме-
няется одновременно с изменением направления тока в катушке
и железный сердечник будет притягиваться независимо от направ-
ления магнитного поля. Апериодичность в электромагнитных при-
борах достигается при помощи воздуш-
ного успокоителя (6). Установка стрел-
а ки в нулевое положение аналогична
3 § с магнитоэлектрическими приборами
9 (рис. 219).
Рис. 224. Электромагнитный
прибор с прямолинейным
движением сердечника:
I — неподвижная катушка; 2—
подвижной сердечник; 3—пру-
жина; 4— шкала; 5 — стрелка
Рас. 225. Электромагнитный прибор
с вращательным движением сердеч-
ника:
1 —неподвижная катушка; 2—подвижной
сердечник; 3 — противовес; 4— шкапа;
5 — стрелка; 6—воздушный успокоитель;
7 — узкая щель
Электромагнитные приборы просты, прочны в отношении пере-
грузки (сечение проводов катушки может быть подобрано для
любой силы тока) и в механическом отношении, дешевы и позво-
ляют измерять как постоянный, так и переменный ток. К недостат-
кам их относятся: малая точность, неравномерность шкалы, мень-
шая апериодичность и зависимость показаний от внешних магнит-
ных полей.
Приборы электромагнитной системы ставятся на распределитель»
ных устройствах агрегатов подвижных электрических станций пере-
менного тока, имеющихся на вооружении инженерных войск.
79. Электродинамические приборы
Электродинамические приборы основаны на взаимодействии двух
обмоток (рис. 226), по которым протекает электрический ток, при-
чем одна из обмоток неподвижная (У), а другая подвижная (2).
Первоначально обе обмотки расположены перпендикулярно друг
к другу. При прохождении по ним электрического тока оси магнит-
212
ных полей стремятся совпасть, так как общий магнитный поток
будет тогда наибольшим. Подвижная обмотка стремится так повер-
нуться, чтобы плоскости рамок совпали. Этому противодействует
спиральная пружина (3), и поэтому подвижная обмотка только по-
вернется на определенный угол, а стрелка (5) отклонится на не-
сколько делений шкалы (6). Электродинамические приборы (рис. 227)
имеют воздушный успокоитель (4) и установку стрелки в нулевое
положение (7).
Рис. 226. Схема электродинамиче-
ского прибора:
1 — неподвижная обмотка; 2— под-
вижная обмотка; 3 — противодей-
ствующая пружина; 4 — воздушный
успокоитель; б— стрелка; 6 — нерав-
номерная шкала
Рис. 227. Электродинамический прибор:
1 — неподвижная катушка; 2— подвижная ка-
тушка; з — противодействующие пружины;
4 — воздушный успокоитель; б — стрелка;
6 — неравномерная шкапа; 7 — винт установки
на нуль
Сила взаимодействия между катушками пропорциональна про-
изведению сил токов в подвижной и неподвижной катушках.
Если катушки включаются последовательно, т. е. сила тока в ка-
тушках одна и та же, то отклоняющая сила пропорциональна
квадрату силы тока.
Сила взаимодействия не зависит от полярности, если только
направление электрического тока изменяется одновременно в обеих
катушках, что достигается последовательным включением катушек.
Поэтому электродинамические приборы пригодны для измерения
как постоянного, так и переменного тока.
Конструкция электродинамического прибора вполне ясна из
рис. 227.
К достоинствам электродинамических приборов относятся: боль-
шая точность показаний и пригодность для измерения постоянного
и переменного тока. Недостатки электродинамических приборов: чув-
ствительность к влиянию посторонних магнитных полей, наличие
неравномерной шкалы, высокая стоимость и большая чувствитель-
ность к перегрузкам.
213
80. Схема мостика Уитстона
*
Мостик Уитстона применяется для измерения сопротивлений.
Этот метод измерений сопротивлений, отличающийся весьма большой
точностью, наиболее распространен на практике, и, в частности, схема
его использована для конструирования подрывного мостика, приме-
няемого для измерения сопротивлений запалов и подрывных цепей.
Схема мостика Уитстона (рис. 228) состоит из четырех сопро-
тивлений г1, г2, г3, г4, соединенных между собой в виде четырех-
угольника. В одну из диагоналей четырехугольника включен источ-
Рис. 228. Схема мостика
Уитстона
ник электрической энергии, а в дру-
гую диагональ — гальванометр (ампер-
метр высокой чувствительности). Вклю-
чение гальванометра и источника элек-
трической энергии производится при по-
мощи однополюсных рубильников. Со-
противления называются плечами мо-
Рис. 229. Схема линейного
мостика
стика, а диагональ с гальванометром— мостиком. Изменяя величину со-
противлений, можно добиться такого положения, когда при замкну-
тых рубильниках через гальванометр электрический ток не пойдет,
и, следовательно, между точками А и В не будет разности потен-
циалов.
и
а также
и
(60)
Ц = Л
А = Л.
так как в гальванометр электрический ток не ответвляется.
Поделив почленно первые равенства и учтя вторые, получаем:
Л и _ Л гз
4G Цг±
или
=
г, гА
214
Откуда
rs = r4 — • (61)
r2
Следовательно, если известны три сопротивления, то всегда
можно найти неизвестное четвертое, соединив их по схеме мостика
Уитстона.
Иногда схема мостика Уитстона упрощается в том смысле, что
достаточно знать лишь одно сопротивление г4, а отношение — (ча-
Г2
сто называемое отношением балансных плеч) заменяется отношением
длин (рис. 229) калибрированной проволоки с большим удельным со-
противлением одинакового сечения, которая делится подвижным кон-
тактом С на две части — два плеча мостика, т. е. — = / Это отно-
са
шение обычно и наносится на шкале мостика, расположенной под
проволокой. Подобный мостик называется линейным. Он дает мень-
шую точность показаний, так как сечение проводника в различных
местах может несколько измениться вследствие износа.
81. Амперметр
Амперметром (рис. 213), как уже указывалось, называется при-
бор, предназначенный для измерения силы тока. При измерении
силы тока амперметром необходимо, чтобы через прибор прошел
весь ток цепи, и, следовательно, амперметр должен быть включен
в цепь последовательно с электрическим генератором (рис. 44).
В связи с этим: 1) сечение проволоки обмотки амперметра должно
быть рассчитано на полную силу тока в данной цепи и 2) сопро-
тивление амперметра должно быть возможно мало, чтобы включе-
ние его в цепь мало изменяло общее сопротивление этой послед-
ней. Сопротивление амперметра должно быть возможно мало еще
и для того, чтобы потери энергии в самом приборе были воз-
можно меньше.
Однако не во всех системах электроизмерительных приборов
можно пропустить через их обмотки весь электрический ток, осо-
бенно когда сила тока достигнет большой величины. Это можно,
например, сделать в электромагнитных и электродинамических ампер-
метрах, где электрический ток идет по неподвижным катушкам и,
следовательно, сечение проводников и число витков катушек можно
подобрать соответственно силе тока. Приборы на большую силу
тока имеют небольшое число витков, а приборы на малую силу
тока — большое число витков. Показание шкалы прибора получается
непосредственно в амперах или миллиамперах.
В электродинамических амперметрах (рис. 226) подвижная и не-
подвижная катушки часто соединяются параллельно между собой,
так как если соединить катушки последовательно, то весь ток дол-
жен будет пройти и по подвижной катушке, что невозможно ввиду
малого сечения проводов этой катушки и токоподводящих спираль-
ных пружин.
215
Точно так же нельзя пропустить весь измеряемый электрический
ток через подвижную систему магнитоэлектрических амперметров,
потому что в этом случае пришлось бы подвижную катушку де-
Рис. 230. Включение амперметра с шунтом:
лать из слишком тол-
стой проволоки и она
была бы малопо-
движна, в ущерб чув-
ствительности при-
бора. Поэтому когда
хотят измерять зна-
чительную силу тока
амперметром магни-
тоэлектрической си-
4. стемы, то применяют
так называемые шун-
ты (рис. 230), т. е.
_ детали (рис. 231),
обладающие малым
сопротивлением и
1 — амперметр; 2 — шунт ВКЛЮЧеННЫе ПЭраЛ-
лельно подвижной
обмотке прибора. В соответствии с законами параллельного соеди-
нения сопротивлений, большая
тока пойдет по шунту, и лишь
небольшая часть, в зависимости
от соотношения сопротивлений
шунта и катушки, — в подвиж-
ную систему прибора, произво-
дя соответствующее ее откло-
нение. Так как соотношение со-
противления шунта и катушки
прибора остается всегда посто-
янным (шунты изготовляются
из материалов с малыми темпе-
ратурными коэфициентами, как,
например, константан, манганин),
то и соотношение сил токов,
идущих по ним, тоже всегда
постоянно, а поэтому на шкале
прибора можно нанести значе-
ния полного измеряемого тока
(ток шунта плюс ток подвижной
катушки), хотя по катушке и
вполне определенная, от общей
Шунты для токов до 50 а
часть измеряемого электрического
Рис. 231. Внешний вид шунтов
прибора.
проходит фактически часть его, но
величины силы тока.
помещаются часто внутри кожуха
82. Вольтметр
Вольтметром называется прибор, предназначенный для измере-
ния напряжения. В зависимости от величины напряжения шкала
прибора градуируется для разных величин: для вольт (V), тысячных
216
долей вольта — милливольт (mV) и для тысячи вольт — кило-
вольт (kV). Как уже указывалось выше, вольтметр должен вклю-
чаться параллельно (рис. 46) к той части цепи, между конечными
точками которой желательно измерить напряжение. Следовательно»
обмотка вольтметра должна обладать большим сопротивлением»,
чтобы расход энергии в приборе был по возможности мал и чтобы-
не изменить заметно сопротивление между теми точками, к кото-
рым присоединен вольтметр. Для того чтобы сопротивление обмотки
прибора было большим, надо придать катушке большое число вит-
ков, что не всегда возможно, так как, например, в приборах маг-
нитоэлектрической системы подвижная система была бы мало
подвижна. Поэтому для увеличения сопротивления участка цепи,,
где включен вольтметр, а следовательно, и для уменьшения силы
тока, идущей в прибор, последова-
тельно включается так называемое
доб вочное сопротивление, вполне
определенной величины (рис. 232).
В этом случае все измеряемое напря-
жение в соответствии с законами
последовательного соединения со-
противлений распределяется на них
пропорционально величине сопротив-
ления. Так как соотношение этих
сопротивлений всегда известно, то
Рис. 232. Включение вольтметра с
добавочным сопротивлением:
1 — вольтметр; 2— добавочное со-
противление
шкалу вольтметра можно проградуировать на все измеряемое напряже-
ние, хотя фактически на обмотке прибора теряется вполне определенная
часть напряжения—IR (R— сопротивление обмотки прибора). Есте-
ственно, что добавочное сопротивление применяется в тех случаях»
когда собственное сопротивление обмотки вольтметра недостаточно
велико. Кроме того, добавочное сопротивление применяется тогда»
когда желают использовать вольтметр для измерения более высоких
напряжений, чем те, на которые он был рассчитан.
Обычно добавочное сопротивление помещается внутри кожуха
прибора и реже вне его. Добавочное сопротивление, конечно, при-
годно лишь для того прибора, для которого оно предназначено.
Из сказанного ясно, что вольтметр по существу тот же ампер-
метр с большим сопротивлением, шкала которого проградуирована
на вольты, что вполне допустимо, учитывая, что падение напряже-
ния в обмотке прибора пропорционально силе проходящего тока:
при постоянном сопротивлении вольтметра.
В вольтметрах электродинамической системы обе катушки вклю-
чаются последовательно, так как сила тока, проходящего по катуш-
кам, незначительна. Последовательно с катушками включается доба-
вочное сопротивление.
83. Омметр
Омметром называется прибор, дающий возможность непосред-
ственного измерения величины сопротивления в омах. В инженер-
ных войсках омметр малый (карманный) — ОК (рис. 233) служит
для измерения сопротивления подрывных цепей с точностью, доста-
точной для полевых условий и для проверки проводимости электро-
217
детонаторов. Он представляет собой простейший вид омметра —
магнитоэлектрический миллиамперметр, обладающий большим
добавочным сопротивлением, шкала которого градуирована на омы.
Принцип действия данного типа омметра основан на том, что при
постоянном напряжении сила тока в цепи (по закону Ома) будет
зависеть от общего сопротивления цепи, а при постоянном сопро-
тивлении прибора — лишь от внешнего сопротивления, включенного
последовательно с прибором. Следовательно, каждому определен-
ному значению внешнего сопротивления будет соответствовать
Рис. 233. Омметр (карманный)
1 — коробка; 2—зажимы; 3 — крышка; 4— шкала; 5 — батарея; 6 — гальванометр;
7— винт для регулирования стрелки гальванометра на нуль
определенная сила тока и, значит, соответствующий угол поворота
подвижной системы прибора.
Омметр представляет собой плоскую деревянную или сделанную
из пластмассы коробку (/), имеющую сверху два зажима (2) для
присоединения измеряемого сопротивления. В крышке (3), закры-
вающей прибор, имеется сквозная прорезь, прикрытая стеклом,
через которую видна шкала (4) прибора. Крышка прикрепляется к
коробке в верхней своей части тремя шурупами. Посредине крышка
разделена на две части, причем нижняя половина может быть
открыта независимо от верхней; нижняя часть закрепляется всего
одним винтом. Внутри коробка разделена поперечной перегородкой
на две части: в верхней помещается механизм прибора, в нижней —
-батарейка карманного фонаря (5) и контактные пружины, пропущен-
ные через прорезь из верхнего отделения для присоединения (каса-
ния) к ним контактов батареи.
Омметр представляет собой магнитоэлектрический прибор, т. е.
состоит из подковообразного магнита, между полюсами которого
помещена подвижная рамка. На оси рамки закреплена стрелка, ука-
затель и спиральные пружины, противодействующие отклонению
рамки при прохождении электрического тока по обмотке. Прибор
218
имеет приспособление для выверки нуля, головка которого с про-
резью для отвертки помещена снаружи на задней стенке корнбки.
В схему прибора (рис. 234) включено добавочное сопротивление.
Шкала прибора имеет деления от О
до 5 000 ом.
Градуировка омметра производит-
ся следующим образом. Зажимы (2)
прибора замыкаются накоротко; при
этом стрелка прибора отклоняется на
некоторый угол; положение стрелки
в этом случае отмечаем цифрой О,
так как она соответствует нулевому
значению внешнего сопротивления.
Помещая затем на зажимах (2) изве-
стные сопротивления (эталон), отме-
чаем показания прибора, нанося со-
ответствующие значения на его шка-
лу в омах. Данная градуировка при-
бора, естественно, будет верна при
условии постоянства определенного
напряжения.
Приборы данной конструкции весь-
ма неточны и дают лишь пример-
ные величины, что, однако, вполне
приемлемо для условий подрывного
дела, где надо проверить проводи-
мость электродетонаторов или изме- Рис. 234. Электрическая схема
рить приблизительно общее сопро- омметра ОК
тивление подрывной сети. Сопротив-
ление запалов и более точные измерения сетей производятся подрыв-
ным линейным мостиком.
Омметр весит 0,5 кг. Габаритные размеры: высота —175 мм,
ширина — 80 мм, толщина — 35 мм.
84. Подрывной мостик
Подрывной мостик предназначается для • точного измерения
сопротивлений подрывных цепей в целом и отдельных их участков,
а также для проверки целости и исправности цепей.
Подрывной мостик (рис. 235) устроен на принципе линейного
мостика Уитстона (рис. 236). Прибор имеет две шкалы: для изме-
рения сопротивлений от 0,2 до 50 ом и от 20 до 5 000 ом, для
чего измеряемые сопротивления присоединяют к зажимам Ж и 3
или Ж а Л.
Источник энергии — сухой элемент.
Вся схема прибора смонтирована в металлической коробке. На
верхней крышке можно видеть
с помощью которой подбирается
шкалы гальванометра, омов, ручку,
I —
отношение балансных плеч I .
\ t2
что при известном сопротивлении, помещенном внутри прибора,
219
позволит определить сопротивление, приключенное к зажимам /К, Л
и 3, при нулевом положении стрелки гальванометра. Для вклю-
чения гальванометра надо нажать на кнопку Л или 3.
сопротивление
Вид с открытой панелью
Рис. 235. Омметр большой ЛМБ (подрывной мостик)
В нерабочем положении и во время переноски и перевозки при-
бор должен быть обязательно арретирован, что достигается закры-
ванием тормоза. Элемент помещается в нижней части прибора
(рис. 237).
220
Обращение с мостиками и омметрами должно быть бережное.
Необходимо оберегать их от сильных толчков, тряски, ударов и
падения; оберегать от влаги и сырости; хранить в сухом отапливае-
мом помещении.
Рис. 236. Схема подрывного мостика
(омметра большого ЛМБ)
Вес прибора—5 кг. Габаритные
длина—190 мм и ширина—150 мм.
размеры: высота — 165 мм,
ВиЗ СО вставленным элементам
Вив с вынутым элементом
Рис. 237. Размещение элемента в омметре ЛМБ
85. Практические работы
Работа № 7. Измерение сопротивлений омметром
План работы
1. Ознакомиться с аппаратурой, выделенной для производства
работ; переписать приборы.
2. Самостоятельное изучение' омметра.
3. Измерение сопротивлений.
221
Таблица наблюдений
Измеряемое
сопротивление
(тип)
Величина
сопротив-
ления в ом
Примечания
Работа № 7 поможет основательно освоить омметр, чтобы уве-
ренно пользоваться им в подрывной технике.
Прежде чем производить измерение выделенных сопротивлений,
необходимо произвести поверку прибора. Для поверки омметра не-
обходимо замкнуть за-
жимы прибора
238). Если при
стрелка прибора укажет
Рис. 238. Поверка ом-
метра ОК.
(рис.
этом
Рис. 239. Работа омметром ОК
на нуль, то прибор исправен. Если стрелка не встанет на нуль, то
положение стрелки необходимо регулировать, поворачивая винт
приспособления для установки на нуль. Работать во время этой опе-
рации надо быстро, чтобы не расходовать батарею.
Для производства измерений (рис. 239) необходимо присоединять
измеряемое сопротивление к зажимам прибора. Стрелка укажет на
шкале величину сопротивления в омах.
Концы проводов, приключаемые к зажимам прибора, необходимо
зачищать до блеска.
Работа № 8. Измерение сопротивлений подрывным мостиком
Планработы
1. Самостоятельное изучение подрывного мостика.
2. Переписать всю выделенную для производства работы аппа-
ратуру.
3. Измерение сопротивлений.
222
Таблица наблюдений
Измеряемое
сопротивление
(тип)
Величина
сопротив-
ления в ом
Примечания
Работа № 8 поможет основательно изучить подрывноймо-
стик, чтобы уверенно применять его при производстве подрывных
работ.
Рис. 240. Измерение сопротивления детонатора омметром
ЛМБ
Для измерения больших сопротивлений (линии) необходимо
приключать их к зажимам Л и Ж и произвести следующие меро-
приятия:
1) освободить тормоз;
2) поворотом колпачка установить стрелку гальванометра на
нуль или заметить ее положение;
3) нажать кнопку Л\
4) в зависимости от отклонения стрелки поворачивать шкалу
(рис. 240), пока стрелка гальванометра не придет в первоначальное
положение;
5) отпустить кнопку Л\
6) отсчитать значение в омах по верхней (внутренней) шкале.
Для измерения малых сопротивлений (рис. 240), например запа-
лов, необходимо:
1) приключить сопротивление к зажимам подрывного мостика
3 и Ж (рис. 235);
2) освободить тормоз;
223
3) поворотом колпачка установить стрелку гальванометра на
нуль или заметить ее положение на шкале;
4) нажать кнопку 3;
5) в зависимости от отклонения стрелки поворачивать шкалу,
пока стрелка гальванометра не придет в первоначальное поло-
жение;
6) отпустить кнопку 3;
7) отсчитать значение в омах по нижней (наружной) шкале.
При всех измерениях необходимо ставить прибор в практически
горизонтальное положение. Запрещается переносить мостик с места
на место с незакрытым тормозом.
Перед закладкой сухого элемента рекомендуется пропитать его
в расплавленном парафине в течение 15 минут.
Концы проводов приключенных сопротивлений должны быть
зачищены до блеска.
ЙВВВВВВВИВВИВВВВВВВВВВВВВИ
ГЛАВА X
АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
86. Принцип действия асинхронного двигателя
Рис. 241. Опыт Араго:
1 — магнит; 2 — ручка; 3 — медный диск
Проделаем следующий опыт (рис. 241). Будем вращать маг-
нит (7) за ручку (2). Заметим, что в ту же сторону, в какую
вращается магнит, начнет вращаться медный диск (3), находя-
щийся в непосредственной близо-
сти от магнита.
Вращение диска объясняется
тем, что вследствие пересечения
им силовых линий поля вращаю-
щегося магнита в нем индукти-
руются токи Фуко, которые стре-
мятся задержать вращение маг-
нита. Не имея возможности за-
держать магнит вследствие того,
что к нему приложено внешнее
усилие, диск сам увлекается маг-
нитом.
Медный диск не может достигнуть скорости вращения, равной
скорости вращения магнита, по той причине, что только при
некоторой разности скоростей части диска будут пересекаться
магнитными силовыми линиями; при одинаковой скорости вра-
щения в диске не будут, индуктироваться токи Фуко, а потому
не будут иметь место и силы взаимодействия между магнитом и
диском.
Неподвижная часть электрического двигателя, построенного
на этом принципе, создающая вращающееся магнитное поле, назы-
вается статором (рис. 242), а вращающаяся часть — ро то ром
(рис. 243). Ротор стремится догнать вращающееся поле, но никогда
этого сделать не может, так как в этом случае не было бы
пересечения ротора магнитными силовыми линиями поля, а
следовательно, в роторе не индуктировались бы токи Фуко,
взаимодействие которых с вращающимся полем и создает вращаю-
щееся усилие.
15 Электротехнические средства 225
Двигатели, устроенные на этом принципе, называются асин-
хронными или индукционными двигателями пере-
Рис. 242. Статор асинхронного двигателя:
1 — статор; 2 — обмотка
менного тока.
Асинхронные двигатели пе-
ременного тока нашли широ-
кое распространение вследствие
своей надежности и простоты
устройства..
Рис. 243. Ротор асинхронного
двигателя
87. Вращающееся магнитное поле
Однофазный переменный ток не может создать вращающееся
магнитное поле; этим свойством обладают лишь многофазные пере-
менные токи и, в частности, трехфазный переменный ток.
Физическая картина образования вращающегося магнитного поля
может быть объяснена из сопоставления развернутой диаграммы
токов в обмотках статора (рис. 244)1 с изображением поля, созда-
ваемого током между полюсами статора.
На статоре (7) намотаны обмотки трех фаз, сдвинутые отно-
сительно друг друга на 120°. По этим обмоткам пропустим трехфаз-
ный ток (ij — по обмоткам фазы I, i2 — по обмоткам фазы II и Z3 —
по обмоткам фазы III). У обмотки каждой фазы обозначено начало
буквой Н и конец буквой А; положительное направление тока
считается от начала к концу, а отрицательное направление — от
конца к началу. Развернутые диаграммы токов изображены в верх-
ней части рис. 244. Синусоиды токов, одинаковых по величине,
сдвинуты одна относительно другой на 120°.
Рассмотрим, как направлен магнитный поток внутри статора.
Для начала периода (рис. 244) сила тока в I фазе равна нулю,
следовательно и величина магнитного потока, создаваемого обмот-
ками этой фазы, тоже равна нулю. Ток во II фазе имеет положи-
тельное направление. Применяя правило правой руки, находим
северный (N) и южный (S) полюс. Проделаем то же самое для III
фазы, где ток имеет отрицательное направление. Следовательно,
магнитный поток направлен, как показывает стрелка, снизу вверх.
1 Геею к и Чуканов, Альбом «Общая электротехника», Москва, 1938>
ГОНТИ НКТП.
226
Рис. 244. Вращающееся магнитное поле трехфазного тока
Рассмотрим момент времени через 45°. Видим, что токи в I и II
фазах имеют направление положительное, а в III фазе — отрицатель-
ное. Применяя правило правой руки, находим, что магнитный поток,
как показывает стрелка, повернулся на 45°. Анализируя еще не-
сколько моментов, находим, что магнитный поток непрерывно вра-
щается в пространстве, оставаясь постоянным по величине.
При переменном токе с частотой 50 периодов в секунду магнит-
ное поле будет вращаться со скоростью 50 оборотов в секунду.
На рис. 244 видно, что за один период происходит один полный
оборот магнитного поля.
Если поместить внутри статора металлический барабан из меди,
алюминия или железа, то вследствие пересечения его магнитными
силовыми линиями вращающегося магнитного поля в барабане
индуктируются токи Фуко и барабан начнет вращаться в ту же
сторону, в какую вращается и магнитное поле. Скорость вращения
барабана будет всегда меньше скорости вращения магнитного поля.
Это и есть принцип работы трехфазных асинхронных двигателей
переменного тока.
88. Устройство асинхронных двигателей
Конструкция современного асинхронного двигателя (рис. 245)
сводится к устройству статора и ротора. Обычно ротор находится
внутри статора, но может быть и наоборот: статор расположен
внутри, а ротор в виде полого цилиндра снаружи; статор в этом
случае имеет пазы с обмоткой на наружной стороне, а ротор — на
внутренней.
Каждая из этих частей имеет обмотки, причем статорные обмотки,
питаемые трехфазным током, создают вращающееся магнитное поле,
а в роторных обмотках индуктируются токи вращающимся магнит-
ным полем статора.
Корпус статора сделан не сплошным, а состоящим из отдельных
железных листов с бумажными прокладками, чтобы избежать непро-
изводительных потерь на токи Фуко, так как магнитные силовые
линии поля пересекают и тело статора. На рис. 242 показана намотка
обмоток в пазах статора; эти обмотки могут быть соединены
между собой «звездой» (рис. 246) или «треугольником», (рис. 247).
Обычно асинхронные двигатели изготовляются с шестью выве-
денными наружу зажимами, а потому в этих двигателях обмотки
статора можно соединить как «звездой», так и «треугольником».
Концы каждой фазы обозначаются буквами X, Y, Z, а начала этих
же обмоток соответственно буквами U, V, W, т. е. для первой
фазы X и U, для второй— У и V и для третьей — Z и W. Зажимы
размещают в таком порядке, чтобы соединения «звездой» или «тре-
угольником» можно было произвести возможно проще. Например,
на рис. 248 показан трехфазный асинхронный электродвигатель,
статорные обмотки которого соединены «звездой» (слева), а затем
переключены на «треугольник» (справа).
Подобная конструкция электродвигателя очень удобна для
практики, так как позволяет включать двигатель на разные стан-
дартные напряжения — 380 и 220 в или 210 и 120 в. Например,
228
Рис. 246. Соединение статорных обмоток «звездой»
в электродвигателе электрорубанка
Рис. 245. Внешний
вид асинхронного
двигателя электро-
сверлилки:
1—асинхронный дви-
гатель; 2— сверло
Рис. 247. Соединение обмоток статора «треуголт*
ником»
Рис. 248. Включение обмоток статора асинхронного двигателя
«звездой» (слева) и «треугольником» (справа):
Y, Z, X — концы фаа; U, V, W — начала фаз
сетях не должны быть
Рис. 249. Беличье колесо:
1—медные стержни; 2—мед-
ные кольца
если статорные обмотки электродвигателя рассчитаны на напряже-
ние 380 в при соединении их «звездой», то этот же электродви-
гатель может быть применен и в установке, напряжение которой
/ 38° \
вУЗ раз меньше 1^^ = 2201, т. е. 220 в, если эти обмотки со-
единить между собой «треугольником». Такое же положение соз-
дается и для стандартных напряжений 210 и 120 в («треугольник» —
для 120 в и «звезда» — для 210 в).
Необходимо помнить, что обмотка электродвигателя должна
быть включаема лишь на то напряжение, для которого она рассчи-
тана, так как в противном случае она может сгореть. Электрический
двигатель требует для своей нормальной работы постоянства на-
пряжения. По существующим нормам, колебания напряжения в
больше +5%.
Обмотки статора могут быть выполнены
как двухполюсные, когда вращающееся поле
делает один оборот в течение одного пе-
риода, так и многополюсные, когда вра-
щающееся поле делает больше одного обо-
рота в течение одного периода (два, три
и т. д.).
При вставлении ротора внутрь статора
между их поверхностями образуется воздуш-
ный зазор, представляющий, как известно,
большое сопротивление для магнитного по-
тока. Поэтому этот зазор в асинхронных
двигателях делается очень малым, например в 1 мм и еще мень-
ше. Даже в самых мощных двигателях зазор не превышает не-
скольких миллиметров.
Сердечник ротора электродвигателя собирается также из желез-
ных листов с прокладками из тонкой бумаги во избежание излиш-
них потерь на нагревание от токов Фуко. Обмотка ротора в двига-
телях небольшой мощности состоит из медных стержней, соеди-
ненных с обеих сторон при помощи медных колец (рис. 249),
наподобие беличьего колеса. Такой ротор называется коротко-
замкнутым.
Железные листы статора и ротора с соответствующими отвер-
стиями (пазами) для укладки обмоток (рис. 250) штампуются.
Концы вала ротора лежат в шарикоподшипниках, укрепленных
в боковых щитах статора. Для установки на место работы стацио-
нарные электродвигатели снабжаются лапами; на свободный конец
вала насажен шкив для привода станков или рабочее приспособ-
ление, как в электрифицированных инструментах.
Понятие о конструктивном выполнении асинхронных коротко-
замкнутых двигателей дает рис. 250, где изображен двигатель
электрифицированной поперечной пилы. Видны пазы статора и
ротора, расположение вала, шарикоподшипника, боковые крышки
щита и прочие детали.
Для улучшения охлаждения на ротор двигателя укрепляется
вентилятор.
230
Обмотка ротора может быть выполнена так же, как обмотка
статора. В пазы ротора закладывается изолированный медный про-
водник, образующий так же, как на статоре, трехфазную обмотку.
Рис. 250. Асинхронный короткозамкнутый двигатель
поперечной пилы:
i—корпус двигателя; 2— статор; 3 — обмотка статора в
пазах; 4 — вал; 5 — ротор; 6 — беличье колесо; 7— левая
крышка
Обмотка ротора выполняется с числом полюсов, равным числу полю-
сов обмотки статора. Обмотка может быть короткозамкнутой, или,
чаще, концы данной обмотки выводятся к трем контактным коль-
Рис. 251. Ротор асинхронного двигателя с контактными кольцами:
I — контактные кольца
цам, сидящим изолированно на валу ротора (рис. 251). Щетки, на-
ложенные на кольца, позволяют включать последовательно с фаза-
ми обмотки секции пускового реостата, который бывает необходим
при пуске двигателя.
231
Обмотки ротора чаще всего соединяются «звездой» (рис. 252),
но иногда и «треугольником». При соединении обмоток ротора «звез-
дой» начала всех фаз соединяются в один узел, а концы каждой
фазы подведены к контактным кольцам.
Рис. 252. Схема соединений обмоток асинхронного трехфазного
двигателя с контактными кольцами «звездой»:
а, Ъ, с — контактные кольца
Двигатели трехфазного тока с роторами последней конструкции
называются асинхронными двигателями с контактными кольцами.
89. Включение и пуск асинхронного двигателя в ход
Асинхронные короткозамкнутые двигатели трехфазного тока
небольшой мощности включаются в цепь непосредственным вклю-
чением обмотки статора в сеть трехфазного тока, и иуск в ход
производится простым включением рубильника или выключателя
(рис. 246 и 247). Несложность, простота и наглядность применяемой
аппаратуры делают включение очень удобным для эксплоатации,
даже для малоквалифицированного персонала. Однако этот способ
пуска имеет один крупный недостаток: сила тока в момент пуска
достигает большой величины, превышая нормальную в несколько
раз («пусковой» ток). В момент пуска ротор стоит неподвижно и
силовые линии вращающегося поля пересекают много раз его
обмотку, следовательно, электродвижущая сила индукции в обмотке
ротора имеет максимальное значение. Короткозамкнутая обмотка
ротора имеет небольшое сопротивление, и, следовательно, сила
тока в ней при большой э. д. с. очень велика. В момент иуска при
неподвижном роторе асинхронный двигатель может быть уподоблен
трансформатору, у которого первичная обмотка — обмотка статора,
а вторичная обмотка — обмотка ротора. В момент пуска двигатель
будет забирать большую мощность, и, следовательно, сила тока в
статоре также сильно увеличится, как в трансформаторе с коротко-
замкнутой вторичной обмоткой.
Большой пусковой ток держится недолго, так как по мере увели-
чения числа оборотов ротора уменьшается число перерезаемых маг-
нитных силовых линий вращающегося поля, и, следовательно, умень-
232
шаются э. д. с. индукции и сила тока в обмотках ротора и статора.
Вследствие своей кратковременности пусковой ток не вызывает
опасных тепловых эффектов в обмотках двигателей и в подводящих,
энергию проводах. Однако вызываемые пусковыми токами колеба-
ния напряжения в сети (потери напряжения в проводах, по закону
Ома—I-R, — сильно увеличиваются) отражаются на работе других
приемников электрической энергии (лампы и пр.), включенных в-
общую с двигателем сеть. Следовательно, естественно запрещение
пускать таким способом двигатели большой мощности. В настоящее
время в городских сетях эта мощность устанавливается в зависи-
мости от мощности трансформатора, питающего установку, частью
которой является приключаемый двигатель.
Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели трехфазного
тока, применяемые в электрифицированных инструментах инженер-
ных войск, имеют небольшую мощность (максимальную мощность
имеет электродвигатель поперечной пилы для валки леса—3 кет}
и поэтому непосредственно включаются в сеть подвижных электри-
ческих станций переменного тока.
Вторым недостатком непосредственного включения асинхронных,
двигателей является малый пусковой момент двигателя. Это обсто-
ятельство особенно важно при пуске двигателя под нагрузкой.
Однако при более часто встречающихся случаях пуска двигателя
вхолостую или соединенного с ненагруженным рабочим механизмом
пусковой момент достаточен для вращения ротора двигателя. При
пуске в ход электрифицированного инструмента, имеющего асин-
хронные короткозамкнутые двигатели, надо иметь в виду это явле-
ние и пускать его вхолостую, а уже затем нагружать.
Улучшение пускового режима асинхронного двигателя произво-
дится: 1) снижением напряжения в момент пуска на обмотках ста-
тора и 2) введением сопротивления в цепь обмоток ротора.
Простейший способ уменьшить силу тока при пуске двигателя —
это снизить напряжение на обмотках статора на время пуска. Пони-
жение напряжения может быть произведено одним из следующих,
способов: 1) введение реостата в цепь обмоток статора, 2) включе-
ние электродвигателя через трансформатор и 3) переключение обмотки
статора со «звезды» на «треугольник». При понижении напряжения
на зажимах обмоток статора снижается начальный вращающий момент,
и поэтому все эти способы уменьшения пускового тока возможны в тех.
случаях, когда электродвигатель пускается в ход без нагрузки.
Наиболее часто применяется последний способ снижения напря-
жения при помощи специального переключателя (рис. 253). Нижнее
положение рубильника соответствует соединению обмоток статора
в «звезду» в момент пуска, а верхнее — «треугольником», когда ротор
развивает соответствующую скорость. Неудобство этого способа вклю-
чения состоит в том, что он может быть использован только для-
электродвигателей, нормально работающих с обмоткой статора,
соединенной в «треугольник». Для возможности переключения обмо-
ток все шесть концов трех фаз должны быть выведены к наруж-
ным зажимам электродвигателя.
Сила тока при данном способе пуска двигателя в ход умень-
шается в три раза по сравнению с тем значением, которое полу-
233
чается, когда двигатель с обмоткой статора, соединенной «треуголь-
ником», непосредственно включается в сеть. Объяснение этого со-
отношения может быть найдено, если вспомнить законы трехфаз-
ного тока. При пересоединении обмоток статора в «звезду» напря-
жение на каждой фазе будет в У'з раз мень-
1 ше линейного подводимого напряжения, вслед-
ствие чего в ]/3 раз уменьшится и сила тока
в обмотке статора. Кроме того, если линейная
сила тока в сети при непосредственном вклю-
чении статора «треугольником» будет /, то фазная
сила тока будет при этом в )/3 раз меньше.
Следовательно, при пуске элек-
тродвигателя линейный ток при
22ZZZZ I соединении «звездой» меньше
линейного тока при соединении
/г s г\ «треугольником» в три раза
( |я|ш)
\ > < > 1 Простота и дешевизна при-
меняемой при данном способе
"иГр пуска в ход пусковой аппарату-
__________I ры составляют главное преиму-
щество этого метода включения.
Рис. 253. Переключение обмоток ста-
тора асинхронного двигателя с «звез-
ды» на «треугольник»:
1, S, 3 — провода пинии трехфазного тока;
4 — переключатель; I, II, III — обмотки;
н — начала фаз; к — концы фаз
Когда по условиям работы
асинхронные электродвигатели
с контактными кольцами долж-
ны пускаться в ход под нагруз-
кой, то для того, чтобы дви-
гатель «взял с места», необхо-
димо ввести в цепь его ротора реостат (рис. 254). Концы фаз через
контактные кольца и щетки соединены с секциями пускового рео-
стата. Все три рычага этого реостата связаны вместе, и поворотом ру-
коятки одновременно выводятся секции реостата каждой фазы ротора.
Рис. 254. Пусковой реостат в цепи ротора
При одном крайнем положении рычага реостата цепь ротора
^разомкнута. Во время пуска в ход реостат весь включен, и сила
тока в роторе и статоре не превосходит допускаемого предела. По
мере увеличения числа оборотов секции реостата выводятся. При
нормальной работе весь реостат выведен и обмотка ротора замкнута
накоротко (другое крайнее положение рычага реостата).
234
приспособления после короткого
Рис. 255. Приспособление для замы-
кания накоротко контактных колец
ротора:
I — подвижное медное кольцо; 2—ры-
чаг; 3 — стержни, связанные с контакт-
ными кольцами
контактными кольцами с пуско-
Для уменьшения износа щеток и колец, а также потерь на
переходных контактах с колец на щетки ротор двигателя часто
снабжается приспособлением, позволяющим замыкать накоротко
кольца на роторе при нормальной работе электродвигателя, а затем
поднять щетки. Для этой цели на валу двигателя помещается по-
движное медное кольцо, которое нажатием рычага может быть
передвинуто вдоль вала, причем замыкаются накоротко три стержня,
связанные с тремя контактными кольцами, как показано на рис. 255.
Естественно, что замыкание ротора накоротко производится лишь
тогда, когда электродвигатель пущен в ход и пусковой реостат
выведен. Путем дополнительного
замыкания обмоток ротора щетки
приподнимаются и отводятся от
колец. Обыкновенно короткое за-
мыкание ротора и подъем щеток
производятся одним и тем же ры-
чагом, причем, как указано выше,
сначала контактные кольца ротора
замыкаются накоротко, а затем
уже щетки приподнимаются от ко-
лец, и наоборот, опускание щеток
совершается раньше, чем проис-
ходит размыкание колец ротора,
так как при опускании щеток вос-
станавливается соединение обмоток
ротора с пусковым реостатом.
Пуск асинхронного двигателя с
вым реостатом в цепи ротора уменьшает пусковые токи и увели-
чивает вращающий момент. Асинхронные электродвигатели с кон-
тактными кольцами дороже, чем короткозамкнутые асинхронные
электродвигатели (при одной и той же мощности) и в то же время
менее удобны в эксплоатации, так как последние не требуют ухода
за кольцами и щетками, а нуждаются лишь в наблюдении за под-
шипниками. Кроме того, коэфициент полезного действия и коэфи-
циент мощности асинхронных короткозамкнутых электродвигателей
больше, чем у электродвигателей с контактными кольцами.
90. Обслуживание и сбережение
При обслуживании двигателя прежде всего возникают вопросы
реверсирования (перемены направления вращения) и регулирования
числа оборотов асинхронных трехфазных двигателей.
Направление вращения асинхронного трехфазного двигателя
зависит от направления вращения вращающегося поля, вызываемого
трехфазным током. Следовательно, для перемены направления дви-
гателя необходимо изменить направление вращения вращающегося
поля, для чего можно лишь поменять местами две любые фазы,
оставив третью на месте. Практически данная операция сводится к
переключению любых двух из трех подходящих к обмоткам статора
проводов (рис. 256). В тех случаях, когда изменение вращения при-
ходится производить часто (например, при работе электрифицирован-
235
ного инструмента или при приведении в движение грузоподъемных
машин), это пересоединение проводов, питающих обмотки статора,
производится простым переключателем. Принцип действия переклю-
чателя для перемены вращения асинхронного электродвигателя
виден из рис. 257, где изображен электродвигатель с подобным
приспособлением. При замыкании переключателя вверх электродви-
гатель будет вращаться в одну сторону, а при включении переклю-
чателя вниз электродвигатель вращается в другую сторону.
При реверсировании необходимо дать ротору остановиться и уже
затем пускать его в обратную сторону. Если же переключение
Рис. 256. Пёремена направления
вращения асинхронного трехфаз-
ного двигателя
Рис. 257. Перемена направления
вращения асинхронного трехфаз-
ного двигателя при помощи пе-
реключателя
сделать на полном ходу, то ток в статоре значительно возрастет и
сможет вызвать перегорание предохранителей.
При нормальных условиях число оборотов асинхронного трех-
фазного электродвигателя при всех изменениях нагрузки (от хо-
лостого хода до полного) меняется незначительно; это делает
двигатель весьма ценным в инженерных войсках для привода электри-
фицированного инструмента.
Для объяснения свойства электродвигателя сохранять почти
неизменное число оборотов при увеличении или уменьшении нагрузки
необходимо вспомнить некоторые теоретические вопросы.
При определенной частоте / сети, к которой приключен асин-
хронный трехфазный электродвигатель, число оборотов вращающе-
гося поля статора может быть найдено из известной формулы:
P-fh
J 60 ’
где р число пар полюсов электродвигателя. Отсюда
60 •/
пг = —. (62)
Р
236
Ротор, как было указано выше, должен всегда вращаться
несколько медленнее поля, так как, при равенстве скоростей
вращающегося поля и ротора в одном направлении, относительная
скорость движения силовых линий по отношению к стержням
ротора становится равной нулю; стержни больше не пересекаются
силовыми линиями, индуктированный ток в роторе исчезает, а вместе
с нам исчезнет и вращающий момент.
Разность («2 — п) между числом оборотов вращающегося поля
и ротора «называется скольжением. Обычно скольжение
определяется как число, показывающее, во сколько раз относитель-
ная скорость ротора и магнитного поля меньше скорости вращения
магнитного поля. Скольжение обозначается буквой s.
«, — «
s = —------
«1
(63)
Как видно, скольжение электродвигателя всегда меньше еди-
ницы. Часто скольжение выражается в процентах.
s=«i----« 10()
«1
Пример. Определить скольжение четырехполюсного электродвигателя,
работающего в сети с частотой 50 герц и развивающего 1 425 оборотов в ми-
нуту.
Решение.
60-f 60-50 ....
л, = —— — —s— = 1 500.
р 2
s = И .юо = 150°-;425 .100 = 5»/..
пх 1500
Скольжение современных короткозамкнутых электродвигателей
при полной нагрузке колеблется в пределах от 3 до 6%. При хо-
лостой работе скольжение близко к нулю.
Как видно, при всех изменениях нагрузки скольжение асин-
хронного электродвигателя изменяется очень незначительно, а сле-
довательно, и число оборотов асинхронного электродвигателя при
разных нагрузках меняется также незначительно, что видно из
формулы 64, выведенной из сопоставления формул 62 и 63.
,. . 60 •/
п ----- (1 — $)------------ .
Р
(64)
Из этой формулы видны и пути регулировки числа оборотов
асинхронного двигателя. Для изменения п числа оборотов двига-
теля необходимо или изменять частоту / переменного тока в сети,
или изменять число полюсов р статора электродвигателя, или изме-
нять скольжение s электродвигателя. Все способы регулировки
асинхронных электродвигателей усложняют и удорожают установку
и поэтому не находят применения в инженерных войсках. В случае
необходимости изменения числа оборотов рабочего механизма, спа-
237
ренного с асинхронным электродвигателем, применяют многосту-
пенчатые шкивы или коробки скоростей, как у автомобильных дви-
гателей, например для регулировки числа оборотов круглопильного
станка (рис. 5).
При обслуживании асинхронных трехфазных электродвигателей
весьма важное значение имеет наружный осмотр двигателя. Во время
наружного осмотра следует определить отсутствие загрязнения его
отдельных частей, исправное состояние смазки, правильность под-
ключения, свободное провертывание ротора, а для электродвигателей
с контактными кольцами — исправное состояние щеток, нормальное
нажатие их на кольца. У последних двигателей перед пуском не-
обходимо ввести пусковой реостат и убедиться, что щетки опущены.
При достижении ротором нормального числа оборотов — вывести
реостат, замкнуть накоротко кольца и поднять щетки (если они
поднимаются). Если на машине почему-либо оказалась влага, то до
пуска надо ее удалить.
Во время работы асинхронного электродвигателя необходимо
следить за смазкой подшипников и нагревом частей машины. На-
блюдать, чтобы двигатель не был перегружен. При чрезмерной
перегрузке последний выключать. В случае реверсирования дать
ротору остановиться и после этого включать в сеть.
После окончания работы следует обтереть машину, слегка сма-
зать железные неокрашенные части и подготовить электродвигатель
к следующему пуску.
Неисправности, которые могут быть в асинхрон-
ны хэлектродвигате лях: Р
Двигатель не берет с места. Причины: 1) обрыв в цепи одной
фазы обмотки статора (в линии или в двигателе); 2) обрыв в цепи
ротора; 3) неправильное соединение обмоток статора; 4) поврежде-
ние в пусковом реостате или вообще в приспособлении для пуска
в ход; 5) короткое замыкание в роторе; 6) пониженное напряжение
на зажимах двигателя; 7) неправильное включение электродвигателя;
8) невключение пускового реостата.
Двигатель останавливается во время работы. Причины:
1) обрыв обмотки или цепи фазы статора (если обрыв произошел
при работе двигателя при полной нагрузке, то двигатель останав-
ливается и может сгореть; на холостом ходу двигатель может
вращаться, работая как однофазный двигатель); 2) перегрузка дви-
гателя — двигатель затормаживается и вследствие большого сколь-
жения по обмоткам ротора и статора проходит сильный ток, и
обмотка может перегореть.
Чрезмерное нагревание статора двигателя. При этом наблю-
дается гудение и увеличение силы тока. Причиной такого явления
может быть короткое замыкание одной из фаз или соединение
между двумя фазами статора.
Чрезмерное нагревание ротора короткозамкнутого двига-
теля. Причина: нарушения контакта в обмотке между стержнями
и соединительными кольцами. Это же явление чрезмерного перегрева-
ния в двигателях с контактными кольцами наблюдается вследствие
короткого замыкания в обмотке одной фазы или на корпус двига-
теля.
238
Чрезмерное нагревание подшипников двигателя. Причина:
недостаток масла или его недоброкачественность, а также загрязне-
ния или износ подшипников.
Устранение неисправностей двигателя производится на месте
работы в том случае, если это возможно при помощи имеющегося
инструмента: устранение обрыва в подводящих проводах, замена
перегоревших предохранителей, исправление повреждения в пусковом
реостате, правильное включение двигателя, включение пускового
реостата, устранение перегрузки, доливка и смена масла в под-
шипниках.
ГЛАВА XI
МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
91. Принцип действия генератора постоянного тока
Электрическим генератором называется машина, пре-
вращающая механическую энергию в электрическую. Генераторы
постоянного тока вырабатывают электродвижущую силу постоянной
величины.
Работа генераторов постоянного тока основана на использовании
•явлений электромагнитной индукции. Главной частью всякого гене-
ратора является проводник, пересекающий магнитные силовые линии
магнитного поля; вследствие этого пересечения, как известно, в
проводнике индуктируется э. д. с. Обыкновенно эта э. д. с. неве-
лика, и поэтому необходимо соединять последовательно несколько
проводников, из которых в каждом индуктируется эта небольшая
э. д. с.
Для того чтобы построить электрический генератор, необходимо
создать устройство, дающее возможность непрерывно двигать между
двумя или несколькими магнитами или электромагнитами группу
соединенных между собой проводников так, чтобы она все время
пересекала магнитные силовые линии. В современных машинах про-
водники проходят магнитное поле вращательным движением около
параллельной им оси.
При изучении явлений в цепях переменного тока было установ-
лено, что если вращать проводник в равномерном магнитном поле
с постоянной окружной скоростью, то в нем индуктируется э. д. с.
индукции, причем если замкнуть цепь, то получится переменный
синусоидальный электрический ток.
Графическое изображение э. д. с. индукции будет синусоида
(рис. 172). На рис. 174 видно, что направление э. д. с. индукции в
проводнике при прохождении пути нижней полуокружности обратное
тому, которое получается при прохождении верхней полуокружности
(правило правой руки).
Изогнув проводник в виде витка (рис. 258)и присоединив концы
к двум контактным кольцам (7), помещенным изолированно на валу
цилиндра, где укреплен виток, замыкая цепь витка через щетки (2),
скользящие по кольцам, на сопротивление (3), можно получить пере-
240
менный ток. Машины, в которых получается переменная э. д. с.
индукции, называются генераторами переменного тока.
Об этих машинах будет подробно рассказано ниже. Сейчас же
интересно выяснить, как можно получить постоянный ток, исполь-
зуя принцип электромагнитной индукции.
Возьмем тот же виток (/—2), но концы его прикрепим к двум
полукольцам (3—4), изолированным друг от друга и от корпуса
машины (рис. 259) Ч Будем вращать виток в равномерном магнитном
поле с постоянной окружной скоростью при помощи шкива (5).
В положении I стороны "витка (1—2) как бы скользят вдоль маг-
нитных силовых линий и в них не индуктируется э. д. с. При дви-
жении витка из положения I в положение II в проводниках 1—2
индуктируется э. д. с., направление которой определяем по правилу
правой руки и обозначаем стрелками. При замыкании электрической
Рис. 258. Получение переменного тока при вращении
витка проволоки:
1 — контактные кольца; 2— щетки; 3— сопротивление
цепи на внешнее сопротивление через щетки (6) будем наблюдать
электрический ток, направление которого по внешней цепи обозна-
чено стрелками, а величина выразится синусоидой, как это видно в
нижней части рисунка 259. При движении витка из положения II
в положение III направление электрического тока в проводниках
витка и во внешней цепи остается прежним, а величина умень-
шается до нуля. При дальнейшем движении витка в положение IV
его проводники 1 и 2 меняются местами: проводник 1 перемещается
под южный полюс, а проводник 2—под северный. Применяя
теперь правило правой руки, определяем направление э. д. с.
индукции в проводниках и обозначаем стрелками. При замыкании
внешней цепи пойдет ток, направление которого, как видно из
рис. 259, по проводникам витка будет обратное, а во внешней
сети прежнее, благодаря тому что к правой щетке подошло теперь
1-е полукольцо (положение //); точно так же к левой щетке подошло
2-е полукольцо. В нижней части рис. 259 пунктиром изображена
синусоида для тока в проводнике витка, а сплошной линией —
часть синусоиды для тока во внешней цепи, где, как видно, направ-
ление тока не изменилось. Наконец, при движении витка в поло-
жение V направление тока не меняется, а величина уменьшается
1 Геею к и Чуканов, Альбом «Общая электротехника», Москва, 1938,
ГОНТИ НКТП.
Электротехнические средства 241
Рис. 259. Получение постоянного тока прн вращении витка проволоки:
1. 2 —проводниц; 3, t — два полукольца коллектора машины; 3 — шкив; в —щетки
до нулевого значения. После этого при дальнейшем движении
все явления повторяются. Таким образом, применение такого про-
стого приспособления, как наличие двух полуколец, позволит
выпрямить переменный ток во внешней цепи в ток одного постоян-
ного направления. Такое приспособление называется коллек-
тором. Однако в данном случае величина, или сила, тока не
остается постоянной, как это видно из сплошного графика в нижней
части рис. 259.
Если взять не один виток, а два соединенных последовательно
и соответственно коллектор из четырех пластин (рис. 260), соединив
Каждый проводник с одной из пластин коллектора, а затем вращать
Рис. 260. Получение пульсирующего тока при вращении двух
витков проволоки:
1—3— 1-й проводник; 2—i — 2-й проводник
эту конструкцию в равномерном магнитном поле, то можно наблю-
дать получение пульсирующего тока, так как в проводниках 1—3
и 2—4 электродвижущие силы хотя и складываются, но сдвинуты
(рис. 260, справа). Суммарная э. д. с. машины при замыкании внеш-
ней цепи обеспечит пульсирующий электрический ток. Этот способ
получения пульсирующего тока открывает путь для получения
электрического тока, постоянного не только по направлению, но
и по величине, потому что чем больше будет вращаться витков,
последовательно соединенных друг с другом, тем меньше будет
пульсация тока. Практически уже при 20 витках пульсация не
превышает 1%. При последовательном соединении витков получим
суммарную э. д. с. индукции Е.
Е = 4" ^2 + ез + • • • •
Обычно
е1 ~ ~ е3 —...........
В современных машинах эта электродвижущая сила е, индуктиру-
емая в одном витке, невелика; она достигает величины от одного
до пяти вольт.
16*
243
Рассмотрим процесс получения э. д. с. индукции постоянного
направления в конструкции, состоящей из восьми витков, соединен-
ных последовательно, но с соответствующими ответвлениями к кол-
лектору, состоящему из восьми пластин (рис. 261). Для момента
времени, соответствующего расположению витков, в двух из них,
как расположенных в нейтральной зоне, не будет индуктироваться
э. д. с. Напряжение на щетках будет обеспечено за счет остальных
витков, которые пересекают магнитные силовые линии.
Рис. 261. Получение постоянного тока:
1—8 — витки, соединенные последовательно ,
Очевидно, что чем больше число проводников, пересекающих
магнитные силовые линии, тем меньше относительные (в процентах)
11зменения колебания величины суммы электродвижущих сил, образу-
ющиеся вследствие неодинаковости положения витков в разные
моменты в магнитном поле.
Число проводников в действительности бывает несколько де-
сятков на каждую пару полюсов, и это колебание э. д. с. выра-
жается десятыми, а иногда и сотыми долями процента. Следова-
тельно, практически можно получить при замыкании цепи постоян-
ные э. д. с. и силы тока, т. е. постоянный ток. Это и есть принцип
действия машины постоянного тока.
Рассматривая (рис. 261) направление э. д. с., действующих в
витках, можно видеть, что э. д. с., возникающие в проводниках,
лежащих под северным полюсом, действуют навстречу э. д. с. про-
водников, находящихся под южным полюсом.
Так как витки расположены симметрично и число их в обеих
половинах машины (по обе стороны от нейтральной линии) оди-
наково, то действующие навстречу э. д. с. обеих половин равны
244
между собой. Действующие навстречу равные э. д. с. обеих поло-
вин замкнутой цепи из отдельных витков никакого тока не дадут.
Сила тока в данной замкнутой цепи при отсутствии внешней
нагрузки равна нулю. Если же соединить щетки, скользящие по
коллектору, на внешнее сопротивление, то обе э. д. с., действующие
по отношению к внешней цепи в общем направлении, обеспечат ток,
идущий от левой щетки через сопротивление к правой щетке. По
отношению внешней цепи витки образуют две параллельные ветви,
включенные между щетками. В каждой ветви последовательно
соединена половина всех витков. Направление тока зависит, как
известно, от направления магнитных силовых линий поля и направ-
ления вращения витков. Так как ни то, ни другое не меняется во
время работы машины, то, следовательно, не меняется и поляр-
ность щеток и направление тока во внешней сети.
Щетка, с которой ток поступает во внешнюю сеть, называется
положительной, а щетка, по которой ток возвращается из
внешней сети,— отрицательной. Соответственно около зажимов
на корпусе машины, куда выводятся проводники от щетки, ставят
знаки «плюс» и «минус».
Для приведения в движение проводников генератора необхо-
димо затрачивать механическую энергию, значительная часть кото-
рой преобразуется в электрическую энергию, а остальная идет
на покрытие вредных потерь в самом генераторе (нагрев, механи-
ческие потери).
92. Устройство генератора постоянного тока
Рис. 262. Схема возбуждения двух-
полюсного генератора постоянного
тока
Как показывает рассмотрение принципа действия генератора
постоянного тока, эта машина должна иметь следующие основные
детали: 1) индуктор, создающий
сильное магнитное поле; 2) вра-
щающуюся часть, содержащую про-
водники, пересекающие магнитные
силовые линии поля, — эта де-
таль обычно называется якорем;
3) коллектор, служащий для пре-
образования индуктированного в
обмотке якоря переменного тока в
постоянный.
Схема возбуждения электри-
ческого генератора постоянного
тока изображена на рис. 262, а кон-
струкция генератора, применяемого
в подвижных электрических стан-
циях, показана на рис. 263.
Индуктор генератора постоян-
ного тока — это неподвижная маг-
нитная система, состоящая из магнитов или электромагнитов, кото- •
рые создают магнитное поле. Когда индукторы являются постоян-
ными магнитами, машина называется магнитоэлектрической, чаще
же всего магнитная система имеет электромагниты. Машины
245
Рис. 263. Генератор постоянного тока:
— коллектор; 2— отверстия для вентиляции; 3 — вентилятор; 4— шарикоподшипники
последней системы раньше называли динамомашинами; в настоящее
время для машин, вырабатывающих электрическую энергию посто-
янного тока, установилось более правильное название — генера-
тор постоянного тока.
Магнитоэлектрические машины
до последнего времени строились
небольшой мощности, например
для оборудования двигателей вну-
треннего сгорания, для фонарей
(рис. 4) и т. д. Все более круп-
ные машины снабжены электро-
магнитами. Индуктор таких машин,
как всякий электромагнит, состоит
из сердечника и катушки из изо-
лированной проволоки, по которой
идет электрический ток. Катушки
электромагнитов называются о б-
мотками возбуждения.
Сердечники полюсов, как часто
называют электромагниты индук-
тора, изготовляются из литой ста-
ли, обладающей высокими магнит-
ными свойствами. Сердечники по-
люсов отливаются заодно с телом
индуктора (рис. 262) в машинах
изготовляются отдельно и затем уже привинчиваются к стальному
или чугунному ярму индуктора (рис. 264). Для придания желатель-
ного распределения магнитным силовым линиям поля и удержания
обмоток возбуждения сердечники полюсов со стороны, обращенной
к якорю, снабжаются полюсными
наконечниками, или, как их иногда
называют, башмаками. Для умень-
шения потерь энергии на токи
Фуко сердечники полюсов или
только их полюсные наконечники
(рис. 265) изготовляются не сплош-
ные, а из листового железа тол-
щиной не более 1 мм. Как вид-
но из рис. 264, отдельные листы
соединяются заклепками в один
общий сердечник, прикрепленный
винтом к ярму. Ярмо, или станина,
машины служит магнитопроводом
генератора, а также для крепления
всех остальных деталей машины.
На сердечник накладываются катушки возбуждения, намотан-
ные из медного изолированного провода (рис. 266). Количество
витков и сечение проводов зависят от того, какой силы магнитное
поле надо создать в машине. Выбор удачной формы магнитной
системы имеет очень большое значение для улучшения конструкции
генератора постоянного тока. Генераторы постоянного тока неболь-
Рис. 264. Креплений сердечника
полюса;
1 — сердечник; 2— ярмо (станина маг-
нита); з — катушки возбуждения
небольшой мощности или чаще
Рис. 265. Крепление полюсных нако-
нечников;
1 — башмак
247
шой мощности имеют индуктор с двумя полюсами (рис. 262) (рас-
пределение магнитных силовых линий показано пунктиром). Магнит-
ный поток, возбуждаемый катушками электромагнитов, выходит из
северного полюса, проходит через тело якоря в воздушный
Рис. 266. Катушка воз-
буждения
промежуток между сердечником полюса
и якорем, входит в южный полюс и за-
мыкается через ярмо по двум параллельным
ветвям.
В машинах большой мощности магнитная
система имеет не одну, а несколько пар по-
люсов, расположенных равномерно вокруг
якоря (рис. 267), причем полярность полю-
сов чередуется, т. е. за северным полюсом
следует южный, затем опять северный и т. д.
Распределение магнитных силовых линий
для четырехполюсного генератора изображено
пунктиром на рис. 267.
Увеличение числа полюсов позволяет
лучше использовать материалы, из которых
изготовляется генератор постоянного тока, что позволяет уменьшить
вес и габаритные размеры машин.
Якорь генератора, представляя собой вращающуюся часть машины,
служит для намотки на нем проводников, пересекающих магнитные
силовые линии поля, создаваемого индуктором. Якорь состоит из
Рис. 267. Схема возбуждения четырех-
полюсного генератора постоянного тока:
1 — якорь; 2 — полюса; 3 — магнитные сило-
вые линии
ваются гнездами или пазами (рис. S
железного сердечника и провод-
ников, которые составляют об-
мотку якоря. Для борьбы с
токами Фуко сердечник якоря
делается не сплошным, а соби-
рается из листового железа
толщиной до 0,5 мм, оклеен-
ного бумагой или окрашенного
изолирующим лаком. Для умень-
шения магнитного сопротивле-
ния листовое железо применяет-
ся специальных сортов, мягкое,
отожженное. Для охлаждения
якоря в сердечнике иногда де-
лаются промежутки перпендику-
лярно оси (рис. 268). Для обще-
го охлаждения машины на яко-
ре часто укрепляется вентилятор.
На цилиндрической поверх-
ности якоря вдоль его оси сде-
ланы впадины для размещения
проводников. Эти каналы назы-
)). В пазы сердечника якоря за-
кладываются изолированные проводники, которые затем соединяются
последовательно друг с другом, в порядке, зависящем от их числа,
числа полюсов и величины всей требуемой от машины электродви-
жущей силы. Совокупность всех этих проводников на сердечнике
248
якоря, соединенных друг с дру-
гом, и называется обмоткой
якоря. Проводники, лежащие в
пазах, называются активны-
м и; проводники же, соединяю-
щие их концы между собой и
лежащие на торцевых поверх-
ностях сердечника якоря, назы-
ваются соединительными.
Для предупреждения сдвига
проводников из пазов от дей-
ствия центробежной силы они
закрепляются несколькими на-
ложенными сверху бандажами
из стальной проволоки, пропаян-
ной оловом, или клиньями,
вставляемыми в пазы поверх
обмотки.
На рис. 270 в качестве при-
мера указано расположение и
закрепление обмотки якоря.
Обмотка якоря изготовляет-
ся из изолированной медной
проволоки круглого или квад-
ратного сечения и заклады-
вается в пазы сердечника якоря.
Пазы в свою очередь изоли-
руются при помощи различных
материалов: пресшпан, миканит,
промасленное полотно, слюда
и др.
Грам в 1869 г. предложил
кольцевую обмотку якоря (рис.
271). Этот способ намотки не-
удобен тем, что больше поло-
вины обмотки якоря не пере-
секается магнитными силовыми
линиями и, следовательно, не
участвует в образовании э. д.с.
Якоря с кольцевой обмоткой в
настоящее время не применяют-
ся на практике, а изготовляют-
ся исключительно так назы-
ваемые барабанные якоря (рис.
272). В барабанных якорях все
проводники обмотки якоря укла-
дываются в пазах на наружной
поверхности якоря и соединя-
ются в определенном порядке
так, чтобы э. д. с., индукти-
руемые в отдельных проводни-
249
ках, складывались. При этом способе намотки лишь незначительная
часть обмотки якоря не участвует в образовании э. д. с.
Обмотка якоря во всех машинах постоянного тока имеет малое
«сопротивление (0,5—0,005 ом) для уменьшения падения напряжения
м повышения к. п. д. машины (меньше нагревание).
Рис. 269. Железный лист сердечника
якоря:
1 — гнезда (пазы)
Деревянный клин
Пресшпан
Рис. 270. Расположение проводников
в пазах якоря
Для понимания правил изготовления якорных обмоток рассмот-
рим соединение отдельяш проводников (рис. 273). Проводник,
лежащий под северным полюсом, должен быть последовательно
Рис. 271. Кольцевая обмотка якоря Рис. 272. Барабанная обмотка якоря
соединен с проводником, лежащим под южным полюсом; этот по-
следний в свою очередь — с проводником, лежащим под северным
полюсом, и т. д.
Стрелка указывает направление вращения якоря и, следовательно,
движения проводников. Направление э. д. с. в проводниках, опре-
деленное по правилу правой руки, показано на рис. 273. Соединяя
1—2 на одном конце (задний конец на рис. 273), а 2—3 на другом
(переднем) конце и 3—4 снова на заднем конце, получим после-
250
довательное соединение э. д. с. индукции отдельных проводников,
т. е. увеличение общей э. д. с. машины, получающейся равной сумме
э. д. с. индукции отдельных проводников.
Непосредственное наматывание проводников на сердечник якоря
применяется лишь при очень малых размерах якорей; большей же
частью в пазы вкладываются уже готовые секции или витки, при-
готовляемые отдельно по специальным шаблонам. На рис. 274
представлена слева секция, составленная из нескольких витков про-
волоки. Свободные концы секций припаиваются к соответствующим
Рис. 273. Соединение проводников об-
мотки якоря:
S, N—полюса электромагнитов; 1, 2, 3, 4—
проводники
пластинкам коллектора и соединяются между собой. Подобная кон-
струкция якоря позволяет иметь небольшой воздушный промежуток
между полюсным наконечником и якорем.
Вал якоря вращается в подшипниках, которые укрепляются в
щитах или крышках, прикрепляемых в свою очередь к станине
машины (рис. 268). Эти крышки защищают также внутренние детали
машин от атмосферных воздействий (дождь, снег и пр.), пыли и
Рис. 274. Секции обмотки якоря
попадания посторонних предметов. В маломощных генераторах при-
меняются обычно шариковые подшипники (рис. 263). В более мощ-
ных машинах применяются скользящие подшипники с кольцевой
смазкой. Температура масла — от 40 до 70°. Иногда применяется
специальное охлаждение подшипников.
По способу защиты все электрические машины выполняются
следующих конструкций:
Защищенными машинами (рис. 268) называются такие,
у которых обмотки и другие части, находящиеся под напряжением
или в движении, защищены от случайного прикосновения или
проникновения внутрь машины посторонних тел, но таким образом,
чтобы свободный обмен воздуха между машиной и окружающей
средой не был нарушен.
251
Закрытыми машинами называются такие, которые не име-
ют других отверстий, кроме болтовых и вводных для проводов,
а поэтому воздух не может проникать в машину.
Герметически закрытыми машинами называются такие,
корпуса которых при погружении в воду машины не пропускают
внутрь ее влаги.
4
Рис. 275. Медная пластина коллеК'
тора
Рис. 276. Сборка коллектора:
1 — пластина; 2 — изоляция; з — вал;
4— изоляционная прокладка
Противовзрывными машинами называются такие, кото-
рые снабжены специальными кожухами, противостоящими взрывам
газа внутри и не выпускающими наружу пламени воспламеняюще-
гося газа.
Концы обмоток возбуждения и якоря выводятся (через кол-
лектор) на клеммовые дощечки (рис. 263), которые прикрываются
крышками для защиты выведенных
Рис. 277. Щеткодержатель с щет-
кой
концов, имеющих соответствующие
пометки о полярности и назначении—
якоря или индуктора.
Коллектор изготовляется в виде
цилиндрического тела, состоящего из
медных пластин (рис. 275), изоли-
рованных друг от друга и от корпуса
слюдой или миканитом. Собирается
коллектор на металлической втулке
(рис. 276), которая насаживается на
вал машины и вращается вместе с якорем (рис. 268). К пластинам
коллектора, как уже указывалось выше, припаиваются концы про-
водников секций обмотки якоря.
На коллектор нажимают щетки, которые держатся щеткодер-
жателями (рис. 277); последние надеваются на траверсы, а траверсы
имеют опору или в станине машины, или в одном из ее подшипников.
Щетки служат для соединения коллектора с внешней сетью.
Они бывают угольные и металлические. Основное применение
имеют угольные щетки, потому что эти щетки вследствие малого
коэфициента трения угля по меди меньше изнашивают поверхность
коллектора, а во - вторых, при употреблении угольных щеток
вследствие более значительного переходного сопротивления, пред-
ставляемого ими, легче избежать искрообразования.
252
Щетки зажимаются в особые приспособления, которые называ-
ются щеткодержателями. Назначение щеткодержателя — прижимать
щетку к поверхности коллектора при помощи специаль-
ной пружины (рис. 277), причем допускается возмож-
ность регулировки степени нажатия, так как при продол- гТ
жительной работе щетка стирается. Иногда для лучшего I
контакта с щеткодержателем верхняя часть щетки I
покрывается медью.
.Число щеток у многополюсных машин равно числу /а
полюсов. |
Щеткодержатели крепятся на шпинделях траверсы
(рис. 278), от которых они изолируются прокладкой.
Траверсы позволяют менять положение щеток на кол- П
лекторе. Траверса повертывается и закрепляется так, 1г
чтобы щетки нажимали на те коллекторные пла-
Стины, которые непосредственно соединены с неиндук- кз/
тируемыми, лежащими в нейтральной зоне активными
проводниками. Рис- 278. Тра-
Часто на каждом шпинделе траверсы помещается не верса.
один щеткодержатель, а несколько (рис. 263). Число Z’i'™Дтра'-
щеткодержателей, имеющихся на каждом шпинделе версы
траверсы, зависит от силы тока. Желательно вообще
иметь на каждом шпинделе не менее двух щеткодержателей,
чтобы во время работы машин можно было в случае надобности
приподнять один щеткодержатель и заменить в нем щетку.
93. Электродвижущая сила генератора постоянного тока
Величину электродвижущей силы индукции генератора постоян-
ного тока можно получить по формуле 37:
Ф
в.
t
Величина электродвижущей силы, индуктированной в проводе,
пропорциональна числу магнитных силовых линий, пересеченных
проводником в одну секунду.
За один оборот проводник, уложенный в пазе сердечника якоря,
пересечет все силовые линии, входящие из полюсов в якорь и
выходящие обратно (рис. 267). Если магнитный поток одного по-
люса обозначить буквой Ф, а число полюсов, которое всегда бы-
вает четным, — 2 р, то число силовых линий, пересеченных провод-
ником за один оборот якоря, будет 2рФ. Если якорь вращается
со скоростью п оборотов в минуту, то в секунду проводник пересе-
Т1
чет 2 пФ— магнитных силовых линий.
60
Следовательно, средняя величина э. д. с., индуктированной в
одном проводнике обмотки якоря, будет равна
е = 2рФ ^'Ю-8 в- (65)
253
Однако обмотка якоря состоит, естественно, не из одного, а из
нескольких проводников. Обозначим общее число активных провод-
ников обмотки якоря буквой z. Если бы все проводники были соеди-
нены последовательно, то величину э. д. с. е, полученную по фор-
муле 65, надо было бы умножить наг, и получилась бы общая э. д. с.
генератора. Но никогда все проводники не соединяются последо-
вательно. При изучении принципов действия генератора постоян-
ного тока мы уже видели, что обмотка распадается по крайней
мере на две параллельные ветви. В этом случае число последова-
z „
тельно соединенных проводников окажется уже равным —. Однако
число параллельных ветвей обмотки якоря может быть и больше
(4, 6, 8 и т. д.), но всегда оно бывает четным, и потому его можно
обозначить через 2а. Итак, число последовательно соединенных
2.
проводников в каждой ветви будет —. Следовательно, чтобы по-
2а
лучить среднюю э. д. с. генератора постоянного тока, необходимо
умножить э. д. с., индуктированную в одном проводнике (фор-
2
мула 65), на число последовательно соединенных проводников— ,
2а
и тогда получится
Е = 2рФ — • — -10-8 в,
60 2а
или после сокращения:
Е= Р'П'г • Ф • 10~8=^^-.пФ-10-8 в. (66)
60а 60а
Для каждого генератора величины р, z, а являются постоян-
ными. Обозначая буквой С все постоянные величины, зависящие
от конструктивных данных машины, получим
Е=С-п-Ф в,
(67)
т. е. э. д. с. генератора постоянного тока пропорциональна магнит-
ному потоку и числу оборотов якоря, от которого зависит скорость
движения проводников.
Коэфициент пропорциональности С равен:
.io-8.
60а
Так как обычно в электрических агрегатах генератор постоян-
ного тока вращается первичным двигателем внутреннего сгорания
с постоянным числом оборотов, то можно сделать вывод о том,
что единственным способом регулирования э. д. с. машины Е остается
254
изменение магнитного потока Ф, который создается обмоткой
возбуждения индуктора. Вот почему в генераторах постоянного»
тока особенно важное значение имеют вопросы возбуждения маши-
ны, т. е. создание надлежащего магнитного потока.
94. Возбуждение генераторов постоянного тока
Для создания магнитного потока в электрических генераторах
иногда используются постоянные стальные магниты. Подобные
магнитоэлектрические генераторы пока находят, как указывалось
выше, небольшое применение в специальных установках. Ограни-
ченность их распространения объясняется наличием двух весьма,
крупных недостатков: громоздкостью и невозможностью регули-
ровки магнитного потока.
Современные генераторы постоянного тока снабжаются для соз-
дания магнитного потока электромагнитами, лишенными в значи-
тельной степени недостатков, присущих постоянным магнитам. Ка-
тушки электромагнитов называются обмотками возбуждения,
а сам процесс получения магнитного потока в генераторах назы-
вается возбуждением. На рис. 268 видно расположение об-
мотки возбуждения. В большинстве машин отдельные катушки
обмотки возбуждения соединяются последовательно между собой,,
образуя одну целую обмотку.
Как известно, напряженность магнитного поля внутри соленоида
зависит от числа ампервитков, а при постоянном числе витков —
от силы тока, проходящего по проводнику, из которого сделана,
катушка.
Следовательно, создать магнитный поток в генераторе можно,,
послав через обмотку возбуждения, т. е. через последовательно
соединенные катушки электромагнитов, ток от какого-нибудь
постороннего источника, например, от другой машины или от
батареи аккумуляторов. Такой способ возбуждения называется
независимым, а машины подобного рода называются гене-
раторами с независимым возбуждением. Установка,
от которой берется электрическая энергия, называется возбу-
дителем.
Схема включения отдельных деталей генератора с незави-
симым возбуждением показана на рис. 279. Обмотка возбуждения
машины подключена к зажимам аккумуляторной батареи через,
амперметр, реостат и рубильник. Реостат назначается для регу-
лировки силы тока возбуждения, который и измеряется ампер-
метром. Изменяя реостатом (регулировочный реостат) силу тока
в цепи возбуждения, мы тем самым изменяем число ампервитков
магнитной системы и, следовательно, магнитный поток Ф, электро-
движущую силу Е и напряжение на зажимах генератора постоян-
ного тока.
Мощность, затрачиваемая на возбуждение генератора, очень,
незначительна (примерно около 3% от мощности, даваемой гене-
ратором), и потому можно использовать возбудитель небольшой
мощности для постройки генераторов постоянного тока большой
мощности.
255
Генераторы постоянного тока с независимым возбуждением
используются редко, и то главным образом в мощных уста-
новках.
Способ самовозбуждения основан на свойстве железа сохранять
так называемый остаточный магнетизм. Этим обстоятельством мож-
но воспользоваться для того, чтобы, однажды намагнитив сердеч-
ники электромагнитов индуктора машины, не пользоваться потом
отдельным возбудителем, а присоединить концы обмотки возбуж-
Рис. 279. Схема включения генератора
постоянного тока с независимым воз-
буждением:
А— амперметр; V—вольтметр; Г —якорь
генератора
Рис. 280. Схема включения ге-
нератора постоянного тока с
самовозбуждением (шунтовой):
А — амперметр; V — вольтметр;
Г — якорь генератора
дения к зажимам самого якоря генератора, как указано на рис. 280.
При пуске в ход якорь сначала вращается в слабом поле, создаваемом
остаточным магнетизмом, вследствие чего в его обмотке индукти-
руется небольшая электродвижущая сила. Если теперь цепь якоря
будет замкнута через обмотку возбуждения, то эта э. д. с. даст
слабый ток, который, проходя по обмотке возбуждения, увеличит
магнитный поток, т. е. усилит поле остаточного магнетизма, что
в свою очередь повлечет за собой возрастание э. д, с. и дальней-
шее увеличение силы тока возбуждения и т. д. Этот процесс так
называемого самовозбуждения машины занимает весьма
небольшой промежуток времени — 5—10 сек. Машины постоянного
тока, имеющие такое возбуждение, называются генераторами
постоянного тока с самовозбуждением.
Для усиления процесса самовозбуждения регулировочный рео-
стат в момент пуска должен быть замкнут накоротко, а рубиль-
ник, включающий цепь нагрузки, разомкнут.
' . 256
Рост э. д. с. генератора постоянного тока определяется момен-
том магнитного насыщения железа магнитных цепей машины.
Однако на практике обычно ограничивают рост э. д. с. не насы-
щением магнитной системы, а включением в цепь возбуждения
машины регулировочного реостата. Во время работы генератора
постоянного тока реостат позволяет регулировать э. д. с. машины,
изменяя величину магнитного потока индуктора.
При включении обмоток возбуждения генератора по схеме
рис. 280 надо следить за правильностью подключения, чтобы ток,
проходящий по обмотке, усиливал поле остаточного магнетизма.
Практически это обстоятельство может быть определено вольт-
метром. При правильном включении (рис. 279) обмоток возбуждения
вольтметр будет показывать увеличение э. д. с. машины от значения
при остаточном магнетизме до нормального. Если вольтметр будет
показывать уменьшение э. д. с., значит обмотки возбуждения вклю-
чены неправильно и магнитное поле остаточного магнетизма ослаб-
ляется—машина, как говорят, размагничивается. Для пра-
вильности включения обмоток надо изменить в этом случае на-
правление тока, что можно достигнуть простым переключением
концов обмотки возбуждения (поменять местами).
Генератор постоянного тока может не возбуждаться и при
правильном включении обмоток возбуждения. Причинами невоз-
буждения машины могут быть: чрезмерное увеличение сопротивле-
ния цепи обмотки возбуждения, короткое замыкание на щетках и
неправильная установка щеток. Значительное увеличение сопротив-
ления в цепи возбуждения может быть в тех случаях, если слу-
чайно не выведен регулировочный реостат или увеличилось пере-
ходное сопротивление на щетках.
Если все сделано правильно и имеющаяся неисправность устра-
нена, а машина все-таки не возбуждается, то очевидно, что оста-
точный магнетизм недостаточен для самовозбуждения генератора.
Такое положение бывает, когда генератор долго не работал или
перевозился на другое место (тряска, толчки), что вызвало раз-
магничивание сердечников электромагнитов. В этом случае обмотку
возбуждения генератора необходимо приключить к постороннему
возбудителю и поработать недолго по схеме генератора с незави-
симым возбуждением (рис. 279).
Машина постоянного тока, схема включения которой изображена
на рис. 280, называется генератором с параллельным
возбуждением или просто шунтовым генератором. Этим
обозначается, что цепь возбуждения и цепь нагрузки подключены
параллельно друг другу. Как видно, обмотка возбуждения машины
присоединена независимо от нагрузки непосредственно к щеткам, и
поэтому сила тока в обмотке возбуждения мало зависит от по-
требителя. Это же относится и к э. д. с. генератора. Шунтовые
генераторы широко распространены на практике.
Возможно и последовательное соединение цепей возбуждения
и нагрузки (рис. 281). Подобные машины с последовательным воз-
буждением называются сериэсными генераторами. Чтобы
такой генератор самовозбудился, необходимо, в противоположность
шунтовому генератору, замкнуть цепь нагрузки на небольшое
17 Электротехнические средства
257
сопротивление. В сериэсных генераторах сила тока возбуждения
полностью зависит от нагрузки, и поэтому может резко изменяться и
его электродвижущая сила. Сериэсные генераторы в современных
установках не применяются.
Рис. 281. Схема вклю-
чения сериэсного гене-
ратора постоянного
тока:
А—амперметр; И—воль-
тметр; Г — якорь гене-
ратора
Рис. 282. Схема включения компаундного генератора
постоянного тока:
А — амперметр; V — вольтметр; 1 — якорь" компаундного
генератора
Можно возбуждение машины получить смешанного характера,
включив две обмотки возбуждения (рис. 282): одну параллельно
с внешней цепью к зажимам машины, а другую последовательно
Рис. 283. Общий вид агрегата постоянного тока:
1 — двигатель; 2— генератор; 3 — распределительное устройство
с нагрузкой. Такое возбуждение называется смешанным воз-
буждением или компаунд, а сама машина называется
компаундным генератором. Электродвижущая сила ком-
паундного генератора благодаря совместному действию двух обмо-
ток очень мало изменяется в 'зависимости от нагрузки, и поэтому
258
эти генераторы применяются в тех установках, где необходимо
поддержание постоянства напряжения, как, например, в агрегатах
подвижных станций постоянного тока (рис. 283).
Таким образом, генераторы постоянного тока можно разделить
на три типа в зависимости от способа соединения обмоток возбуж-
дения: сериэсные генераторы, шунтовые генераторы и компаунд-
ные генераторы.
Эти типы генераторов могут быть опознаны и по внешнему
виду, а именно по обмоткам возбуждения машин. Обмотка возбуж-
дения делается у шунтового генератора с большим числом витков,
у сериэсного генератора с малым числом витков на катушках.
У компаундного генератора постоянного тока имеется на электро-
магнитах по две обмотки: шунтовые с большим числом витков и
большого сопротивления, а сериэсные с малым числом витков и
малого сопротивления.
95. Реакция якоря
Если пропустить электрический ток по обмотке возбуждения во
время отсутствия тока в якоре, то образуется только магнитное
поле, создаваемое обмоткой возбуждения (рис. 284). Линия тт на-
Рис. 284, Магнитное поле, созда-
ваемое обмоткой возбуждения:
т—т — нейтральная линия
Рис. 285. Магнитное поле, созда-
ваемое обмоткой якоря
зывается нейтральной линией. В данном случае она находится
посредине между полюсами и является геометрической нейтралью.
Когда при вращении якоря в обмотке его пойдет электрический
ток, то он образует свое поле (рис. 285) —поле якоря. Направ-
ление этого магнитного поля перпендикулярно к направлению основ-
ного поля генератора.
Во время работы генератора постоянного тока электрический
ток проходит и по обмоткам возбуждения и по обмотке якоря.
В результате результирующее магнитное поле получится как сумма
обоих полей — основного и поля якоря (рис. 286). Нейтральная ли-
ния теперь сместится на угол а (т'т') по направлению вращения
якоря генератора.
17*
259
Влияние поля якоря на основное магнитное поле машины на-
зывается реакцией якоря.
Если оставить теперь щетки на прежнем месте на нейтральной
линии тт, то будет наблюдаться сильное искрение. Следовательно,
Рис. 286. Результирующее магнитное по-
ле машины постоянного тока (реак-
ция якоря)
нитного поля, создаваемого
вызывает уменьшение э. д. с.
Кроме того, как ука-
зано выше, влияние реак-
ции якоря зависит и от
нагрузки генератора. Чем
больше сила тока в об-
мотке якоря, тем сильнее
действие его поля. Следо-
вательно, кажется необхо-
димым непрерывно менять
положение щеток в зави-
симости от нагрузки, но
так как, однако, это сде-
лать невозможно, то при-
ходится устанавливать их
в соответствии с некото-
рой средней нагрузкой и,
кроме того, принимать спе-
циальные меры для ослаб-
ления реакции якоря.
Борьба с реакцией яко-
ря ведется путем устройства дополнительных полюсов (рис. 287) или
компенсационных обмоток. Обмотка дополнительных полюсов вклю-
вследствие смещения нейтраль-
ной линии приходится для устра-
нения искрения переместить щет-
ки на нейтральную линию т'т',
причем угол сдвига щеток надо
брать тем больше, чем больше
нагрузка машины.
Рассматривая рис. 286, мож-
но констатировать усиление поля
под краем электромагнита, из-
под которого выходят провод-
ники обмотки якоря, и ослабле-
ние поля под краем электро-
магнита, где они входят. В ре-
зультате действия реакции яко-
ря происходит не только иска-
жение основного магнитного по-
ля машины, но и ослабление
его. Ослабление основного маг-
обмоткой возбуждения, естественно,
генератора постоянного тока.
Рис. 287. Схема включения дополнительных
полюсов:
1 — обмотка дополнительного полюса; з— п — до-
полнительные полюса
чена последовательно с нагрузкой, и по ней, следовательно, прохо-
дит весь нагрузочный ток. Дополнительные полюса создают до-
бавочный магнитный поток Фд в обратном направлении магнитному
потоку якоря Фя . Следовательно, чередование полюсности основ-
260
ных и дополнительных полюсов должно быть такое, как указано
на рис. 287.
Генераторы постоянного тока подвижных электрических станций
для ослабления влияния реакции якоря снабжаются дополнитель-
ными полюсами (рис. 263).
96. Свойства генераторов постоянного тока
Свойства генераторов постоянного тока наиболее наглядно могут
быть выявлены при помощи так называемых характеристик генера-
тора, представляющих графическую зависимость напряжения на за-
жимах машины от изменения силы тока возбуждения или нагрузки.
Кривые эти могут быть
сняты экспериментально, и
частично вычислены. Осо-
бенно важное значение для
практики имеет зависимость
между изменением напря-
жения на зажимах и силой
нагрузочного тока при по-
стоянном числе оборотов
машины и постоянстве силы Рис. 288. Внешняя характеристика генератора
тока возбуждения. Этакри- постоянного тока с независимым возбуждением
вая называется внешней
характеристикой генератора (рис. 288). Здесь по оси абсцисс в не-
котором масштабе отложена сила тока во внешней цепи в амперах,
а по оси ординат в другом масштабе — напряжение на зажимах ге-
нератора в вольтах. Эта кривая дает возможность узнать, какое будет
напряжение на зажимах машины при данном значении силы тока
нагрузки во внешней цепи.
Рассмотрим эти характеристики для разных типов машин посто-
янного тока и в первую очередь для генератора с незави-
симым возбуждением.
Схема включения генератора постоянного тока с независимым
возбуждением показана на рис. 279. Обмотка возбуждения генера-
тора получает питание от постороннего возбудителя, в данном слу-
чае от аккумуляторной батареи. В цепь обмотки возбуждения вклю-
чен регулировочный реостат и амперметр для измерения силы тока
возбуждения. Во внешней цепи, подключенной к зажимам машины,
мы видим несколько параллельно включенных ламп, предохрани-
тели, двухполюсный рубильник, амперметр для измерения силы тока
нагрузки и вольтметр для измерения напряжения на зажимах гене-
ратора.
Положим, что первичный двигатель агрегата станции (рис. 283)
• вращает якорь генератора с постоянной скоростью, т. е. держит
постоянное число оборотов, и, кроме того, сила тока в обмотке воз-
буждения генератора тоже не изменяется.
При разомкнутой внешней цепи генератора, т. е. когда машина
работает вхолостую, вольтметр покажет напряжение на зажимах,
численно равное электродвижущей силе генератора. Если теперь
замкнуть внешнюю цепь и постепенно увеличивать силу тока на-
261
грузки, включая постепенно параллельно все большее и большее
число электрических ламп, то вольтметр покажет уменьшение на-
пряжения на зажимах машины. Увеличение показаний амперметра
объясняется уменьшением сопротивления внешней цепи при парал-
лельном соединении приемников, т. е. ламп.
Измеряя на практике величину силы тока нагрузки /н и соот-
ветствующие им значения U напряжения на зажимах и построив на
основании этих данных внешнюю характеристику машины с незави-
симым возбуждением (рис. 288), получим кривую, слегка загибаю-
щуюся к оси абсцисс.
Уменьшение напряжения на зажимах происходит по двум при-
чинам: во-первых, от падения напряжения в обмотке якоря с увели-
чением силы тока во внешней цепи, а следовательно, и в обмотке
якоря, так как они соединены последовательно.
U* -
где ия — потеря напряжения в обмотке якоря;
/я — сила тока в якоре;
гя —сопротивление обмотки якоря.
Так как U=-E — Isra, то напряжение и будет падать с увели-
чением силы тока.
Вторая причина уменьшения напряжения на зажимах — это дей-
ствие реакции якоря, так как ток, текущий в обмотке якоря, про-
изводит свое собственное магнитное поле, ослабляющее основное
магнитное поле машины.
Обе причины зависят от силы тока нагрузки, т. е. с увеличением
его увеличивается падение напряжения и размагничивающее действие
якоря, и поэтому напряжение на зажимах генератора с независимым
возбуждением с увеличением нагрузки медленно уменьшается.
Благодаря специально принятым мерам (добавочные полюса для
уменьшения влияния реакции якоря и весьма малое сопротивление
обмотки якоря для уменьшения падения напряжения) в машинах с
независимым возбуждением при всех изменениях нагрузки напряже-
ние на зажимах уменьшается не более чем на 5—10%. Изменяя
силу тока возбуждения при помощи регулировочного реостата, можно
поддерживать постоянное напряжение на зажимах. Например, при
увеличении силы тока нагрузки, а следовательно при уменьшении
напряжения на зажимах, необходимо вывести часть регулировочного
реостата; при этом уменьшится общее сопротивление цепи возбуж-
дения, увеличится сила тока возбуждения, возрастет магнитный
поток, э. д. с. генератора и напряжение. Для наблюдения за постоян-
ством напряжения служит вольтметр, включенный параллельно к за-
жимам генератора.
Генератор постоянного тока с независимым возбуждение.м воз-
буждается нормально при разомкнутой внешней цепи.
Короткое замыкание во внешней цепи опасно для генератора с
независимым возбуждением. Как известно, в случае короткого замы-
кания внешнее сопротивление становится очень малым (близко к 0),
и, следовательно, сила тока в обмотке якоря будет очень большая
при почти постоянной э. д. с., поддерживаемой независимым воз-
262
буждением. Для защиты генератора от повреждения в этом случае
и служат предохранители, показанные на рис. 279.
Рассмотрим теперь свойства шунтового генератора, весьма
распространенного на практике. Схема включения шунтового гене-
ратора изображена на рис. 280. Обмотка возбуждения шунтового
генератора присоединена непосредственно к щеткам, т. е. парал-
лельно внешней цепи. В цепи обмотки возбуждения включен
регулировочный реостат (шунтовой). Элементы внешней цепи
те же, что и для генератора с независимым возбуждением.
Ток якоря разветвляется по двухМ путям: часть тока идет во внеш-
нюю цепь к нагрузке, другая — меньшая — питает через шунто-
вой реостат обмотку возбуждения. Для уменьшения силы тока
возбуждения обмотка возбуждения, как указывалось выше, делается
с большим сопротивлением, из большого числа витков тонкой про-
волоки.
В соответствии с первым законом Кирхгофа можно написать:
1я Л
где 1Л — сила тока в якоре;
/м—сила тока возбуждения;
I — сила тока нагрузки во внешней цепи.
Что касается напряжения U на зажимах генератора, то оно всегда
меньше электродвижущей силы Е машины на величину внутреннего
падения напряжения в обмотке якоря.
U = Е — 7Я гя,
где гя — сопротивление обмотки якоря.
При изменении нагрузки генератора напряжение на зажимах гене-
ратора будет меняться, правда, не особенно сильно, так как сопро-
тивление обмотки якоря незначительно.
Однако напряжение на зажимах генератора будет меняться еще
и потому, что при увеличении нагрузки будет уменьшаться э. д. с.
по двум причинам. Первая причина — это известная уже нам реак-
ция якоря, вызывающая ослабление основного магнитного поля гене-
ратора и тем самым уменьшение э. д. с. Вторая причина заключается
в том, что уменьшается сила тока возбуждения, определенного по
закону Ома для участка цепи:
где гм — сопротивление обмотки возбуждения.
Обычно в шунтовых генераторах сила тока возбуждения не пре-
восходит 2—5% от нормальной силы тока якоря.
Падение напряжения в якоре и реакция якоря вызывают умень-
шение напряжения на зажимах машины. Если не изменяется сопро-
тивление цепи возбуждения, это в свою очередь вызывает умень-
шение основного магнитного потока и дальнейшее уменьшение э. д. с.
генератора.
Это обстоятельство имеет чрезвычайно важное значение для
практики, так как защищает шунтовой генератор от повреждений
при случайных коротких замыканиях. Если зажимы генератора во
263
Рис. 289. Внешняя характеристика шунтового
генератора постоянного тока
хода до полной нагрузки)
значении силы тока в якоре /кр
нейшем уменьшении сопротивления) не
время работы замкнуты накоротко, то сила тока в цепи возбужде-
ния падает до нуля (J7 = /rM=0) и сила тока короткого замы-
кания из-за размагничивания генератора сильно уменьшается, так как
в это время э. д. с. будет создаваться только остаточным магне-
тизмом. После устранения короткого замыкания шунтовой генератор
возбуждается и продолжает работать нормально.
Следовательно, напряжение на зажимах шунтового генератора
изменяется в зависимости от нагрузки по трем причинам: падение
напряжения в якоре, реакция якоря и уменьшение силы тока возбуж-
дения, связанное со способом соединения обмотки возбуждения. Вы-
раженная графически, эта зависимость в виде внешней характеристики
изображена на рис. 289.
При изменении силы тока
в якоре (от холостого
напряжение на зажимах
генератора падает на 12—
20%, в зависимости от
мощности генератора. У бо-
лее мощных машин коле-
бание напряжения менее
значительно, чем у мало-
мощных.
Из кривой внешней ха-
рактеристики можно заме-
тить, что при некотором
наблюдается (при даль-
увеличение силы тока на-
грузки а уменьшение (пунктирная часть кривой). Это объяс-
няется быстрым уменьшением напряжения на зажимах U. Наиболь-
шая сила тока в якоре /кр называется критическим значением. Кри-
тическая сила тока (для данной машины) может превосходить
нормальную в несколько раз. Когда внешнее сопротивление умень-
шено до нуля, напряжение на зажимах будет также равно нулю,
а сила тока в якоре будет /к, создаваемая э. д. с. от остаточного
магнетизма. Поэтому, как указано выше, короткие замыкания для
шунтовых генераторов неопасны, если остаточный магнетизм ма-
шины невелик. При большом остаточном магнетизме короткое за-
мыкание может быть опасно, так как при этом сила тока в якоре
может быть выше нормальной.
Для того чтобы при работе шунтового генератора напряжение
на его зажимах не изменялось (что необходимо для нормальной
работы потребителей, особенно электрических ламп), приходится
работать шунтовым реостатом, увеличивая силу тока возбуждения
по мере увеличения нагрузочного тока. Естественно, что это можно
делать при нерезких колебаниях нагрузки, так как иначе пришлось бы
непрерывно двигать ручку шунтового реостата. В этих случаях
необходимо иметь компаундный генератор постоянного тока, кото-
рый отличается постоянством напряжения на зажимах при колеба-
ниях нагрузки.
264
Конструкция шунтового реостата изображена на рис. 73, а схе-
ма— на рис. 290. Сопротивление его берется примерно равным сопро-
тивлению обмотки возбуждения. Шунтовой реостат имеет холостой
контакт, соединенный проводником с концом обмотки возбуж-
дения, что предохраняет последнюю от пробивания ее изоляции
электродвижущей силой самоиндукции в момент размыкания. В этом-
случае обмотка возбуждения замыкается накоротко (рис. 280),
вследствие чего магнитный поток затухает постепенно и э. д. с.
самоиндукции не достигает высокого значения. Уменьшаются и
экстратоки размыкания — искрообразование.
Шунтовой реостат вводится при холостом ходе генератора и
выводится при увеличении нагрузки, вызывая увеличение силы тока
возбуждения и увеличение основного маг-
нитного поля машины и напряжения на за-
жимах.
Шунтовые генераторы применяются глав-
ным образом для целей освещения, при
электролизе и для аккумуляторных установок.
Если почему-либо необходимо пустить
шунтовой генератор в обратном направле-
нии, то следует прежде переключить концы
его обмотки возбуждения.
Обмотка возбуждения шунтового гене-
ратора присоединена непосредственно к
щеткам, и поэтому машина может быть возбуждена при разомкну-
той внешней цепи.
Если шунтовой генератор возбуждается при замкнутой внешней
цепи, то он может и не возбудиться, если сопротивление внешней
цепи очень мало; при этом ток, ответвляющийся в обмотку возбуж-
дения, слишком слаб, чтобы усилить остаточный магнетизм.
Шунтовой генератор может не возбудиться и в том случае,
когда мало число оборотов первичного двигателя, вращающего
якорь. Отсутствие возбуждения может быть, наконец, при обрыве
в цепи обмотки возбуждения или при плохом нажиме щеток на
коллектор.
Сериэсные генераторы постоянного тока с последова-
тельным соединением обмотки возбуждения (рис. 281) не употреб-
ляются в современных установках.
В сериэсных генераторах с ростом нагрузки растет и сила тока
возбуждения, так как здесь
4='=4-
Вместе с увеличением силы тока возбуждения растет до неко-
торого значения, определяемого насыщением железа, электродвижу-
щая сила генератора. Дальнейшее увеличение силы тока в якоре
вызывает возрастание реакции якоря и падение напряжения в нем;
напряжение на зажимах генератора падает. Внешняя характеристика
сериэсного генератора при постоянном числе оборотов машины изо-
бражена на рис. 291. Сериэсный генератор может работать с по-
стоянным напряжением на зажимах лишь при условии постоянной-
265
нагрузки. Если же сопротивление внешней цепи меняется, то и
напряжение на зажимах сериэсного генератора также изменяется
в широких пределах. Простое регулирование сериэсного генератора
трудно выполнимо.
Сериэсный генератор может быть возбужден лишь при зам-
кнутой внешней цепи.
Компаундный генератор со смешанным возбуждением
имеет две обмотки возбуждения: одна включается параллельно с
внешней цепью, а другая — последовательно с ней (рис. 282). Обе
обмотки намотаны на одних и тех же полюсах (рис. 263). Ком-
паундный генератор можно рассматривать как шунтовой, магнитное
.поле которого усиливается при нагрузке машины ампервитками,
.включенными последовательно с внешней цепью. В зависимости от
Рис. 291. Внешняя характеристика
сериэсного генератора постоянного
тока
Рис. 292. Внешняя характеристика
компаундного генератора постоян-
ного тока
-числа витков последовательной обмотки можно заставить напря-
жение на зажимах уменьшаться — медленнее, чем у шунтового ге-
нератора (это называется недокомпаундирование), или даже увели-
чиваться (перекомпаундирование) по мере роста нагрузки.
Наконец, последовательную обмотку можно подобрать таким
образом, чтобы при нормальной нагрузке генератор имел такое же
напряжение, как и при холостом ходе.
Внешняя характеристика компаундного генератора изображена на
рис. 292. Она снимается при постоянном числе оборотов машины
и при постоянном сопротивлении шунтовой обмотки. Как видно,
напряжение на зажимах U компаундного генератора остается почти
постоянным; небольшое колебание напряжения объясняется магнит-
ным насыщением машины. Основной магнитный поток создается
шунтовой обмоткой. Падение напряжения на зажимах (шунтовой
генератор) компенсирует последовательная обмотка, вследствие чего
напряжение на зажимах компаундного генератора с изменением на-
грузки и остается почти постоянным. Обе обмотки наматываются
таким образом, чтобы создаваемые ими магнитные потоки склады-
вались. Для ослабления влияния реакции якоря применяются допол-
нительные полюса. Сопротивление обмотки якоря незначительно
(как и в других типах машин постоянного тока), что благоприятно
в смысле меньших потерь напряжения.
и = Е~1ягл — 1ге,
266
где U — напряжение на зажимах;
Е'— электродвижущая сила машины;
/я — сила тока в якоре;
/ — сила нагрузочного тока;
гя — сопротивление обмотки якоря;
гс — сопротивление последовательной обмотки возбуждения.
На основании первого закона Кирхгофа, можно написать:
Л + Е
где/м — сила тока в шунтовой обмотке возбуждения, которая, на
основании закона Ома, равна
где 1/м — напряжение на щетках генератора;
Гм — сопротивление шунтовой обмотки возбуждения.
Регулировка напряжения на зажимах компаундного генератора
производится с помощью шунтового реостата.
Короткое замыкание опасно для компаундного генератора, так
как при этом через якорь проходит большая сила тока и якорь
может сгореть.
Для правильной работы компаундного генератора весьма важное
значение имеет постоянство числа оборотов первичного двигателя
агрегата, так как для этого числа оборотов подсчитана последова-
тельная обмотка возбуждения машины.
Компаундные генераторы находят широкое применение в агре-
гатах подвижных электрических станций постоянного тока.
97. Мощность и коэфициент полезного действия генераторов
постоянного тока
Полная мощность, развиваемая генератором постоянного тока,
может быть определена по формуле:
Рп = Д-/я,
где Рп — полная электрическая мощность в ваттах;
Е— электродвижущая сила генератора в вольтах;
/я — сила тока в якоре в амперах.
Полезная мощность, отдаваемая генератором во внешнюю цепь,
конечно, меньше полной вырабатываемой машиной мощности, так
как часть ее тратится на нагревание частей машины (обмотки якоря
и возбуждения). Полезная мощность может быть определена по
формуле:
P=VI,
где Р — полезная мощность генератора в ваттах;
U — напряжение на зажимах генератора в вольтах;
I—сила тока во внешней цепи в амперах.
Отношение полезной мощности Р к полной мощности Рп, вы-
рабатываемой генератором, называется его электрическим коэфици-
ентом полевного действия.
(68)
* п
267
Электрический коэфициент полезного действия в современных
машинах колеблется от 90% у машин малой мощности до 97%
у более мощных генераторов.
Однако в электрических машинах, кроме тепловых потерь, име-
ются и другие потери: механические, происходящие от трения вала
в подшипниках, щеток о коллектор, вращающихся частей о воздух,
и магнитные, зависящие от токов Фуко и перемагничивания якоря.
Отношение полезной мощности Р генератора к мощности первич-
ного двигателя , вращающего якорь машины, называется промыш-
ленным коэфициентом полезного действия т;.
''I = - (69)
•'я
Промышленный коэфициент полезного действия генератора в со-
временных машинах колеблется в пределах 75—95%. У мощных
генераторов он более высок. Коэфициент полезного действия гене-
раторов достигает своего максимального значения при нормальной
(номинальной) нагрузке генератора.
98. Генераторы подвижных станций постоянного тока
Генераторы постоянного тока строятся для агрегатов электри-
ческих станций малой мощности—1,5, 3, 6 и 10 кет, имеющих
назначением зарядку аккумуляторов и освещение. Конструкции этих
генераторов постоянного тока ничем не отличаются от образцов
обычного рыночного типа. Отличительными чертами генераторов
являются: унификация деталей, повышенное использование активных
материалов (медь, железо) путем усиления вентиляции и рационального
использования поверхностей охлаждения, применение в обмотках
станины принципа замены обволакивающей изоляции (пресшпан,
полотно и т. д.) на дистанционную (распорки и прокладки).
За счет повышения использования активных материалов (железа и
меди) уменьшаются габаритные размеры машин. Обмотки машин
имеют специальную пропитку для защиты от влаги.
На рис. 263 показан генератор постоянного тока серии ПН,
употребляемый в настоящее время для агрегатов подвижных уста-
новок. Воздух для вентиляции поступает со стороны коллектора (7)
и выбрасывается в отверстие (2) щита со стороны привода при
помощи вентилятора (3), сидящего внутри машины. Щит со сто-
роны коллектора имеет на цилиндрической части отверстие, которое
дает возможность удобного доступа к коллектору и его арматуре.
Из остальных особенностей машин следует отметить: 1) наличие
шарикоподшипников (4)', 2) точная центровка и уравновешенность
якоря; 3) работа без заметного дрожания, шума и без разбра-
сывания или вытекания смазки; 4) надежное крепление всех де-
талей. Для сохранности при перевозках желательно, чтобы крышки,
закрывающие отверстия, были на резиновых прокладках и с винто-
выми зажимами. Генераторы имеют свободный конец вала-без шкива,
для возможности непосредственного соединения с первичным дви-
гателем внутреннего сгорания. Концы обмоток якоря и возбуждения
имеют отметки — плюс, минус.
268
В некоторых случаях допускается превышение температуры на-
грева якоря и коллектора генератора, но не свыше 10° С против
норм, при наружной температуре 35° С. Сопротивление изоляции
обмоток должно быть не менее 0,5 мгом. Часто компромисс между
требованиями максимальной надежности и минимального веса нахо-
дится за счет снижения требований в отношении коэфициента полез-
ного действия, который колеблется в пределах 0,8—0,85.
Вопросы легкого автоматического регулирования напряжения для
генераторов постоянного тока при постоянстве числа оборотов пер-
вичного двигателя решаются просто при наличии компаундного воз-
буждения. Последняя серия машин типа ПН имеет как раз такое
возбуждение. Основные данные генераторов постоянного тока при-
ведены в таблице XXVII.
Таблица XXVII
Наименование характеристик Единица измере- ния Тип машин
ПН-10 ПН-28,5 ПН-45 П-10
Выполнение Защищенные с вен- Закрытый с
тиляцией вентиляцией
Система возбуждения .... — Компаунд Компаунд
Число полюсов главных . . . ШТ. 2 4 4 4
Число Полюсов дополнительн. 1 4 4 4
Напряжение в 120 120 120 120
Сила тока а 12,5 25 50 84
Число оборотов об/мин. 2 200 2 200 2 200 1 500
Мощность кет 1,5 3 6 10
Для генераторов постоянного тока типа ПН рекомендуются
щетки марки «Г2», сечением 10X12,5 мм2, высотой 32 мм.
Преимущества напряжения постоянного тока 120 в перед другими
стандартными номинальными эксплоатационными напряжениями —
220 и 440 в — заключаются в следующем:
1) меньшие потери в реостатах при зарядке аккумуляторов;
2) большая прочность и экономичность ламп для данного на-
пряжения; например, удельная номинальная потребляемая мощность
для лампы 100 вт при напряжении 120 в—1,00 emlce, а при на-
пряжении 220 в — 1,25 emjce',
3) лучшие условия техники безопасности, что особенно важно,
учитывая эксплоатационную обстановку при различных атмосферных
условиях на открытом воздухе;
4) достаточная экономичность при небольшом радиусе действия
малых по мощности подвижных станций постоянного тока.
На специальных зарядных агрегатах употребляются иногда двух-
коллекторные генераторы постоянного тока, причем с одной стороны
можно получить напряжение НО а, а с другой — пониженное —
исключительно для зарядки аккумуляторов, в целях уменьшения
величины потери энергии в реостатах, или иметь на обоих коллек-
торах по 60 в.
269
99. Принцип действия и устройства электрических двигателей
постоянного тока
Электрическим двигателем называется машина, превра-
щающая электрическую энергию в механическую.
В основе работы электрических двигателей,лежит явление дви-
жения проводника с током в магнитном поле (глава VI, п. 54).
Если поместить в магнитное поле проводник и пропустить по этому
проводнику электрический ток, то проводник начнет двигаться, как
бы выталкиваясь из магнитного поля. Меняя направление электриче-
ского тока или направление магнитного потока, можно изменять на-
правление движения проводника. Направление движения проводника,
как известно, определяется по правилу левой руки. Сила F, прило-
женная к проводнику, зависит от напряженности магнитного поля Н,
силы тока в проводнике I, активной длины Z проводника, находяще-
гося в магнитном поле, и определяется по формуле 35:
F=Q,\HIl дин.
Поместим в магнитное поле электромагнита рамки с коллекто-
ром, как показано на рис. 293. Если по рамке пойдет-ток, то вокруг
проводников рамки образуется свое магнитное поле, направление
силовых линий которого показано стрелками. Вследствие взаимо-
действия основного полй и поля витков виток придет в движение.
Когда под щетки подойдут пластинки коллектора, соединенные
с другим витком, тот начнет также двигаться. Все электромагнит-
ные силы создают вращающие моменты одного направления — по
часовой стрелке. В этом направлении и будут вращаться витки.
Это и есть принцип работы электрического двигателя постоянного
тока. Данный принцип позволяет сделать вывод, что всякая машина
постоянного тока может работать и как генератор и как двига-
тель. Это свойство машины постоянного тока называется обрати-
мостью. Действительно, если якорь машины вращать посредством
какого-либо двигателя, то будем иметь генератор, получая электри-
ческую энергию. Если же по обмоткам якоря и возбуждения машины
пропустить электрический ток, то якорь придет во вращение, давая
механическую энергию, т. е. работая двигателем.
На рис. 294 приведена в качестве примера конструкция четырех-
полюсного двигателя постоянного тока. Как видно, электрический
двигатель имеет те же детали, что и генератор постоянного тока:
магнитная система с электромагнитами, состоящими из сердечников
и катушек возбуждения; якорь, собранный из листового железа
с пазами для обмотки; коллектор; траверс для щеткодержателей
и щеток (не показанных на рис. 294). Число щеток обычно равно
числу полюсов магнитной системы. Дополнительные полюса ослабляют
влияние реакции якоря. Для улучшения охлаждения двигателя на
якоре машины укреплен вентилятор.
В отношении внутренних соединений электрические двигатели
постоянного тока, как и в конструкции, ничем не отличаются от
генераторов. По способу возбуждения электрические двигатели
разделяются на: шунтовые двигатели с обмоткой возбуждения,
включенной параллельно якорю; сериэсные двигатели с обмоткой
270
возбуждения, включенной последовательно с обмоткой якоря; ком-
паундные двигатели со смешанным возбуждением, где имеются
две обмотки возбуждения — шунтовая и сериэсная.
“ < Взаимодействие магнитных полей < । Виток вместе с коллектором по -
И обмоток возбуждения и якоря,вы- I Т вернулись,и подводящая тон щетка
зывающее вращение витка перешла на следующую пластину кол-
лектора. Гон направился в следую-
щий штон
Рис. 293. Принцип действия
двигателя постоянного тока
Коллектор распределяет ток в обмотке якоря таким образом,
что в проводниках, расположенных под северным полюсом, ток про-
ходит в одном направлении, а в проводниках, расположенных под
южным полюсом,—в обратном направлении, так как только при этом
условии все проводники обмотки якоря будут двигаться в одну
и ту же сторону. Следовательно, для изменения направления вра-
щения двигателя на обратное необходимо изменить направление
271
тока или только в обмотке возбуждения, оставив прежнее в обмотке
якоря, или, наоборот, только в обмотке якоря, оставив прежнее
в обмотке возбуждения. Если изменить направление тока одновре-
менно в обмотках якоря и возбуждения, то взаимодействие полей
останется старым, и направление вращения двигателя не нарушится.
Реакция якоря в электродвигателях имеет много общего с этим
же явлением в генераторах. Смещение силовых линий магнитного
поля происходит в сторону, обратную направлению вращения. По-
этому щетки приходится смещать в сторону, обратную направлению
вращения. Угол сдвига щеток стремятся максимально уменьшить,
применяя дополнительные полюса и компенсационные обмотки. Это
Рис. 294. Четырехполюсный двигатель постоянного тока:
1— якорь; 2— коллектор; 3 — обмотка возбуждения; 4— сердечник полюса;
5— ярмо; 6 — дополнительный полюс; 7— вентилятор
особенно важно для реверсивных двигателей, т. е. двигателей, могу-
щих работать в обоих направлениях.
Электрический двигатель во время своей работы потребляет из
сети мощность Рп, равную
Pn = UI,
где U — напряжение на зажимах электродвигателя;
I—сила тока, потребляемого электродвигателем.
Эта мощность затрачивается на покрытие полезной мощности Р,
отдаваемой электродвигателем, и потерь внутри него — на нагрев
в обмотках якоря и возбуждения, механических потерь при трении
вала и магнитных — на токи Фуко и перемагничивание якоря.
Отношение полезной мощности к потребляемой называется про-
мышленным коэфициентом полезного действия.
Р
Этот коэфициент полезного действия в современных двигателях
-колеблется от 67% у маломощных машин до 92% у мощных электро-
двигателей. Если электродвигатель работает не с полной нагрузкой,
то его к. п. д. снижается.
272
100. Пуск в ход электродвигателей постоянного тока
При вращении якоря электрического двигателя в магнитном поле,
создаваемом обмоткой возбуждения, в обмотке якоря индуктируется
электродвижущая сила. Применяя правило правой руки, можно
установить, что эта э. д. с. направлена навстречу току, идущему
по обмотке якоря, а следовательно, и навстречу напряжению сети.
Вот почему э. д. с., индуктируемая в обмотке якоря при пересече-
нии магнитных силовых линий основного поля машины; называется
обратной или, чаще, противоэлектродвижущей силой.
В электродвигателе напряжение на его зажимах U должно быть
больше противоэлектродвижущей силы Е на величину потерь на-
пряжения в якоре /ягя. Значит,
U с= Е + /я гя j
Противоэлектродвижущая сила создает в обмотке якоря ток,
направленный навстречу току, создаваемому приложенным напря-
жением U. По обмотке якоря пойдет ток, равный разности этих
двух токов и определяемый по формуле:
U — Е
(70)
В момент пуска электродвигателя в ход, поскольку якорь еще
не вращается, противоэлектродвижущая сила равна нулю, и, следо-
вательно, сила тока в якоре в момент пуска будет равна
Сопротивление обмотки якоря электродвигателя очень мало,
и поэтому сила тока в якоре достигнет очень больших значений,
во много раз превосходящих допустимые для данного двигателя
по условиям нагрева, и якорь может сгореть.
Пример. Электродвигатель приключен к сети с напряжением U~ 110 в;
сопротивление обмотки якоря гя = 0,01 ом\ нормальный ток якоря /я = 40 а.
Какая сила тока пройдет через якорь при пуске электродвигателя в ход без
добавочных приспособлений?
Пострадает изоляция обмотки якоря, и могут расплавиться места
соединения обмотки с пластинками коллектора. Якорь будет по-
врежден.
Поэтому пускать электродвигатель в ход необходимо только
при наличии в цепи обмотки якоря пускового реостата (рис. 295),
включенного последовательно с обмоткой.
При наличии реостата пусковой ток определяется по формуле:
г* + Гр *'
где гр — сопротивление реостата.
18 Электротехнические средства 273
Сопротивление реостата подбирается таким образом, чтобы в мо-
мент пуска сила тока в якоре не превышала более чем в 1,5—2 раза
нормальную силу тока в якоре при полной нагрузке. Эта формула
позволяет подсчитать сопротивление реостата. Например, для при-
веденного выше случая сопротивление реостата будет равно 1,37 ом,
принимая пусковой ток равным двойному нормальному, т. е. 80 а.
U
Отсюда
U-I,
rv =---
110-80-0,01 ,
-----80-----=1.37ол<.
По мере набирания числа оборотов реостат постепенно выво-
дится, потому что, когда якорь начнет вращаться, в его обмотке
возникнет противоэлектро-
движущая сила, и сила то-
ка в якоре будет умень-
шаться.
г _ U — Е
/я-- •
гя + Гр
При нормальном числе
оборотов якоря двигателя
реостат должен быть весь
выведен, так как в этом
случае противоэлектродви-
жущая сила почти равна
приложенному напряже-
нию и сила тока в якоре
электродвигателя опреде-
ляется по приведенной вы-
ше формуле (70):
Регулировочные реостат г U — Е
i я -
Рис. 295. Схема включения шунтового двига-
теля постоянного тока Пусковой реостат по-
этому рассчитывается на
кратковременную работу, и его нельзя оставлять под током во время
работы электродвигателя, так как он может сгореть.
При пуске электродвигателя необходимо выводить секции рео-
стата постепенно, наблюдая, если имеется амперметр, чтобы сила
тока не достигала очень больших величин, что может повлечь пере-
горание предохранителей.
Остановить электродвигатель можно простым выключением ру-
бильника или сделать эту операцию после быстрого включения
полностью пускового реостата. В первом случае не следует забы-
вать поставить ручку пускового реостата на холостой контакт, под-
готовив таким образом электродвигатель к последующему пуску.
274
Способы регулировки числа оборотов электродвигателя могут
быть выведены из анализа формулы 70. Как известно, величина
противоэлектродвижущей силы определяется формулой 67:
Е=С-п-Ф.
Подставив это значение Е в формулу 70 и найдя значение числа
оборотов п, получим:
т и-Е_и—С-п-Ф
*Я. “““ “ *
Гя Гя
П= и~/*Г* . (71)
С-Ф v ’
Учитывая незначительную величину потери напряжения в обмотке
якоря (см. приведенный выше пример), можно для ясности рассуж-
дения пренебречь ею, и тогда
U
Ф ’
(72)
т. е. число оборотов электродвигателя прямо пропорционально вели-
чине напряжения на зажимах якоря и обратно пропорционально
величине магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения.
Следовательно, регулировка числа оборотов электродвигателя может
итти по линии изменения напряжения U или магнитного потока Ф.
Наиболее применим для регулировки числа оборотов электродвига-
теля метод изменения магнитного потока.
С увеличением нагрузки на валу электродвигателя уменьшается
число его оборотов, а следовательно, и величина противоэлектро-
движущей силы Е, что влечет к увеличению силы тока в якоре.
Вместе с увеличением силы тока в якоре возрастает число оборо-
тов электродвигателя.
При уменьшении нагрузки происходит обратное явление. В пер-
вый момент число оборотов двигателя увеличится, что повлечет
увеличение противоэлектродвижущей силы Е, уменьшение силы тока
в якоре и уменьшение числа оборотов двигателя.
Электродвигатель для своей работы всегда берет из сети, к кото-
рой он приключен, ток такой силы, который соответствует его на-
грузке.
Важное значение для работы электродвигателя имеет его вра-
щающий момент. Припоминая зависимость силы F, действующей на
каждый проводник обмотки якоря (формула 35, гл. VI), и учитывая
постоянство длины и числа проводников, а также диаметра якоря,
можно вывести зависимость вращающего момента электродвигателя
от силы тока 1Я, проходящего по обмотке якоря, и магнитного по-
тока Ф, создаваемого обмоткой возбуждения машины.
Мвр = С-1я-Ф, (73)
где С — постоянный коэфициент, зависящий от конструкции данного
электродвигателя.
18* 275
Установившийся режим работы электродвигателя с постоянным
числом оборотов возможен лишь при равенстве момента вращения
и момента сопротивления, приложенного к якорю. Как известно,
в момент пуска сила тока в якоре имеет увеличенное значение,
а следовательно и вращающий момент будет больший, превосходя
момент сопротивления, например, подключенного станка. При вра-
щении якоря появится противоэлектродвижущая сила, сила тока
в якоре будет убывать, уменьшается и вращающий момент до тех
пор, пока не сравняется с моментом сопротивления. С этого вре-
мени электродвигатель будет вращаться с постоянным числом
оборотов.
При большой нагрузке станка число оборотов электродвигателя
уменьшится, уменьшится и противоэлектродвижущая сила, увели-
чится сила тока в якоре и, еле товательно, увеличится вращающий
момент до нового момента равновесия.
101. Схемы включения и свойства электродвигателей
постоянного тока
Схема включения шунтового электродвигателя изо-
бражена на рис. 295. Как видно, в шунтовом электродвигателе
обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря.
В соответствии с законом Кирхгофа, сила тока I, потребляемого
из сети электродвигателем, равняется сумме сил токов в обмотке
якоря /я и обмотке возбуждения /м .
1 = 1ц /м .
Если напряжение в сети, к которой подключен электродвига
тель, поддерживается постоянным, то и сила тока в обмотке воз-
буждения при условии неперемещения ручки регулировочного рео-
стата, в соответствии с законом Ома, также постоянна.
где гм—сопротивление цепи обмотки возбуждения.
Следовательно, основной магнитный поток Ф, создаваемый обмот-
кой возбуждения, также постоянен. В этом случае вращающий
момент двигателя пропорционален только силе тока в якоре:
/Ивр - С • /я ’ Ф'
Каждой нагрузке двигателя соответствует определенная сила
тока в якоре и определенный вращающий момент.
При увеличении нагрузки уменьшается число оборотов двига-
теля, уменьшается противоэлектродвижущая сила и увеличивается
сила тока.
Однако изменение скорости вращения двигателя незначительно
и мало зависит от нагрузки, оставаясь почти постоянным (3—5%
276
в маломощных двигателях и меньше 1 % в более мощных электро-
двигателях). Это наглядно видно из формулы 71:
„ Д-7ягя
С-Ф
Потеря напряжения в якоре при весьма малом сопротивлении
якоря незначительна по сравнению с напряжением на зажимах, a U
и Ф, как мы условились выше, постоянны.
Постоянство числа оборотов электродвигателя при изменении
нагрузки является характерным свойством шунтового электродвига-
теля. Шунтовой электродвигатель широко применяется во всех слу-
чаях, когда по условиям работы нагрузка меняется в широких пре-
делах, а скорость вращения требуется постоянной, например токар-
ные, сверлильные станки и пр.
Изменение скорости вращения электродвигателя может быть
произведено двумя способами: изменением напряжения на зажимах
двигателя U и изменением магнитного потока Ф, создаваемого обмот-
кой возбуждения. На практике применяется в основном второй спо-
соб регулировки, так как для уменьшения напряжения на зажимах
необходимо включать последовательно в цепь обмотки якоря реостат,
через который, естественно, будет проходить вся сила тока якоря.
Способ этот очень дорогой, так как реостат поглощает много энергии
на нагревание. Кстати, необходимо напомнить, что нельзя употреблять
для регулировки скорости вращения двигателя пусковой реостат,
так как он рассчитан на кратковременную работу под нагрузкой.
При регулировке числа оборотов электродвигателя путем изме-
нения магнитного потока Ф включают последовательно с обмоткой
возбуждения так называемый регулировочный реостат (рис. 295).
С увеличением сопротивления цепи обмотки возбуждения гм умень-
шается сила тока в обмотке возбуждения 7М и, следовательно, маг-
нитный поток Ф. Это приводит к уменьшению противоэлектродви-
жущей силы, увеличению силы тока в якоре и, следовательно, к воз-
растанию вращающего момента.
Регулировка скорости этим способом почти не влияет на коэфи-
циент полезного действия машины, так как сила тока в обмотке
возбуждения незначительна (2—3% от силы тока в якоре). Потери
на нагревание в регулировочном реостате тоже незначительны.
Для шунтового электродвигателя очень опасен обрыв в цепи
обмотки возбуждения или вообще значительное увеличение ее со-
противления, так как в этом случае резко уменьшается магнитный
поток Ф и соответственно увеличиваются число оборотов машины
(формула 72) и сила тока в якоре (последнее — в связи с умень-
шением противоэлектродвижущей силы).
Схема включения сериэсного электродвигателя изо-
бражена на рис. 296. Как видно, обмотка возбуждения соединена
последовательно с обмоткой якоря. В сериэсных электродвигате-
лях поэтому величина магнитного потока Ф не постоянна, а изме-
няется в зависимости от силы тока в якоре, а следовательно, и от
силы тока нагрузки.
При увеличении нагрузки сериэсного электродвигателя момент
вращения 7Ивр увеличивается не только за счет увеличения силы
277
тока в якоре 7Я, но и вследствие увеличения магнитного потока Ф,
зависящего в свою очередь от силы тока в якоре, так как сила
тока в якоре одна и та же, что и в обмотке возбуждения. Следо-
вательно, вращающий момент сериэсного электродвигателя изме-
няется почти пропорционально квадрату силы тока в якоре.
Л4вр = С-7я2. (74)
Изменение напряжения на зажимах влияет лишь на скорость
вращения электродвигателя. Число оборотов электродвигателя п
с увеличением нагрузки быстро падает, а с уменьшением ее резко
возрастает, что объяс-
Рис. 297. Регулировка числа оборотов сериэсного
двигателя
няется одновременным
изменением магнитного
потока Ф, зависящего в
этом двигателе от силы
тока в якоре, которая
в свою очередь зависит
от нагрузки. Изменение
магнитного потока Ф ве-
дет к резкому измене-
нию числа оборотов
электродвигателя (фор-
мула 71). Поэтому хо-
лостой ход, равно как
и малая нагрузка для
данного типа электро-
двигателей недопусти-
мы, так как при этом
сила тока, потребляемо-
го из сети, и магнитный
поток малы и, значит,
число оборотов электро-
двигателя велико.
Сериэсный электро-
двигатель имеет боль-
шой начальный (пусковой) вращающий момент, так как во время
пуска в ход сила тока в якоре больше, чем при нормальной работе
электродвигателя. Вращающий момент сериэсного электродвигателя
278
М П.
Пусковой
реостат
Короткий
шунт
Длинный
шунт
зависит от квадрата силы тока в якоре (формула 74). Наличие
большого пускового момента является главным преимуществом
сериэсного электродвигателя.
Регулировка скорости вращения электродвигателя или его числа
оборотов производится за счет изменения напряжения U на зажи-
мах якоря электродвигателя или изменением магнитного потока Ф
(формула 72). Изменение магнитного потока может быть произве-
дено включением регулировочного реостата параллельно (рис. 297)
сериэсной обмотке возбуждения (шунтирование) или путем измене-
ния числа витков обмотки возбуждения. Чаще применяется второй
способ регулирования.
Сериэсный электро-
двигатель может выдер-
жать бблыцую пере-
грузку, чем, например,
шунтовой электродвига-
тель.
Сериэсный электро-
двигатель применяется
во всех случаях, где
требуется большой на-
чальный вращающий
момент, когда электро-
двигатель подвергается
большим перегрузкам и
когда по условиям ра-
боты не требуется под-
держания постоянного
числа оборотов при из-
менениях нагрузки. По-
добные условия бывают
при приведении в дви-
жение трамваев, эле-
ктропоездов, насосов,
лебедок, кранов и пр. Сериэсный электродвигатель поэтому иногда
называют тяговым двигателем.
Схема включения компаундного электродвигателя
показана на рис. 298. Как видно, компаундный электродвигатель
имеет две обмотки возбуждения: сериэсную и шунтовую.
Обмотки возбуждения компаундного электродвигателя могут
быть включены двояким способом:
а) Согласованное действие обмоток, когда магнитные потоки,
создаваемые обеими обмотками, складываются:
Ф = Фи ”Ь Фо I
где Ф —общий магнитный поток индуктора машины;
Фм — магнитный поток, создаваемый шунтовой обмоткой;
Фс — магнитный поток, создаваемый сериэсной обмоткой.
б) Диференциальное включение обмоток, когда магнитный поток,
создаваемый сериэсной обмоткой, направлен против магнитного по-
тока, создаваемого шунтовой обмоткой:
Ф = Фо — Фи ;

Регулировочный
реостат
Рис. 298. Схема включения компаундного двига-
теля постоянного тока
279
Компаундные электродвигатели с согласованным /действием
обмоток возбуждения в свою очередь могут быть двух типов,
в зависимости от того, какая обмотка создает основной магнитный
поток.
Если магнитный поток Фо, создаваемый сериэсной обмоткой,
преобладает, достигая значения около 67% общего магнитного потока
машины, то мы имеем компаундированный сериэсный электро-
двигатель.
Этот электродвигатель развивает большой пусковой вращающий
момент и быстро уменьшает число оборотов при нагрузке. Благо-
даря наличию шунтовой обмотки электродвигатель не боится холо-
стого хода.
Если преобладает действие шунтовой обмотки (Фм достигает
значения около 67% общего магнитного потока машины), то такой
электродвигатель называется компаундированным шунтовым элек-
тродвигателем.
Свойства этого электродвигателя приближаются к характери-
стикам шунтового электродвигателя. Сериэсная обмотка необходима
для усиления начального вращающего момента.
Иногда, когда при пуске в ход необходимо иметь большой
начальный вращающий момент, а во время работы — постоянное
число оборотов, можно использовать компаундированный шунтовой
электродвигатель, у которого, как только электродвигатель достиг-
нет нормального числа оборотов, сериэсная обмотка замыкается
накоротко.
В практике инженерных войск электродвигатели постоянного
тока встречаются сравнительно редко. Основное применение имеют
асинхронные трехфазные электродвигатели и, главным образом,
с короткозамкнутым ротором.
102. Обслуживание и сбережение машин постоянного тока
При установке электрических машин должны быть приняты
меры, чтобы во время их работы случайное образование искр не
могло вызвать воспламенения или тления находящихся вблизи горю-
чих материалов.
Вблизи электрических машин не должны находиться мелкие
хорошо проводящие ток предметы, как инструменты и изделия из
металла, а равно и металлические стружки, опилки и т. п., кото-
рые при случайном попадании на зажимы, коллекторы или другие
неизолированные части могут вызвать короткое замыкание и послу-
жить причиной к возникновению пожара.
Токоведущие части машины и относящиеся к ним соединитель-
ные провода при низком напряжении подлежат защите от случай-
ных прикосновений. При высоком напряжении должны быть защи-
щены от случайного прикосновения также и части, покрытые изо-
ляцией.
Кожухи, устраиваемые для защиты машин, особенно электро-
двигателей, должны быть изготовлены из огнестойкого материала
и так сконструированы и соразмерены, чтобы не было затруднено
охлаждение.
280
Наружные, находящиеся под напряжением части машины должны
быть укреплены на изолирующих огнестойких основаниях.
Внешними признаками исправного состояния машин постоянного-
тока при наружном осмотре являются: чистота как всей машины
в целом, так и отдельных ее деталей; хорошее состояние коллек-
тора и щеток — коллектор должен иметь блестящий, отполирован-
ный вид (без выбоин, царапин и обгорелых мест), щетки должны
быть целы, хорошо притерты и надежно’соединены с щеткодержа-
телями, а последние хорошо укреплены на пальцах траверсы; рав-
номерное нажатие всех щеток на коллектор; легкое и свободное,
без задеваний, провертывание якоря машины; исправное состояние
смазки подшипников, правильное состояние всех соединений (кон-
тактов, болтов и пр.); отсутствие внутри машины посторонних
предметов.
Правильное положение щеток определяется тем, что траверса
должна быть установлена по меткам завода, отмеченным краской
на корпусе. Необходимо помнить, что при неправильной установке
щеток генератор не дает необходимого напряжения, а электродви-
гатель может не пойти в ход.
Перед пуском машины в ход, кроме выполнения правил, указан-
ных выше, при наружном осмотре машин необходимо проверить,
чтобы у шунтового генератора был введен весь регулировочный
реостат и выключена внешняя нагрузка, а у электродвигателей был
введен пусковой реостат. Не пускать сериэсный электродвигатель
на холостой ход и на ременную передачу.
Кроме того, необходимо убедиться в исправности соединений
проводов и распределительного устройства, к которому приключена
машина.
Во время работы машины постоянного тока необходимо следить
за изменением нагрузки (по амперметру), не допуская увеличения
сверх допускаемого предела, а для генераторов — за поддержанием
постоянного нормального напряжения при помощи регулировочного
реостата (по вольтметру). Регулировку числа оборотов электродви-
гателей производить регулировочным реостатом, но ни в коем слу-
чае не передвижением щеток по коллектору или пусковым реоста-
том. Не допускать перегрева машины. Следить за нормальной рабо-
той щеток, подшипников и смазки.
После остановки электрической машины постоянного тока необ-
ходимо привести ее в порядок: обтереть от пыли, грязи и подте-
ков масла, сдуть с коллектора и щеткодержателей пыль, коллек-
тор протереть сухой тряпкой и подготовить машину к следую-
щему пуску.
При хранении электрические машины постоянного тока должны
помещаться в сухих, отапливаемых помещениях, без резких темпе-
ратурных колебаний. Все места машин, получившие налет ржавчины
или более глубокие язвины, следует немедленно промыть кероси-
ном, отчистить ржавчину и покрыть краской бывшие ржавые
места.
Если машины должны быть оставлены на некоторое время на
открытом воздухе или под навесом, то их необходимо поставить
на стеллажи и прикрыть брезентом.
281
103. Неисправности электрических машин постоянного тока
Неисправности электрических машин в большинстве случаев
носят скрытый характер.
Для облегчения ориентировки и быстрого устранения неисправ-
ностей служит таблица XXVDI.
Таблица XXVIII
Неисправности электрических машин постоянного тока
Неисправ- ПОСТИ Причина Чем вызвана неисправность Способы устранения неисправности
1. Искре- ние щеток. 1. Щетки. Рабочая поверхность щеток зазубрена, обожжена, изборож- дена желобками, за- грязнена медной пылью, обломана по краям или плохо при- шлифована. Если щетки с зазубринами, желобками и обломанными краями, то предварительно не- обходимо обработать их на- пильником. Во всех остальных случаях притереть мелкой стек- лянной бумагой (шкуркой) и окончательно прошлифовать тонкой стеклянной бумагой № 00. По окончании прошли- фовки протереть коллектор су- хой тряпкой.
2. Коллек- тор. 1. Поверхность кол- лектора шероховата (исцарапана ребрами щеток). 1. Отполировать коллектор тонкой стеклянной бумагой, нажим на которую производить не рукой, а при помощи шаб- лона с ручкой, имеющего кри- визну и ширину коллектора. Бумагу увлажнить маслом или вазелином, а после поли- ровки жир с коллектора снять тряпкой, смоченной бензином, с последующей протиркой кол- лектора сухой чистой тряпкой.
2. Поверхность кол- лектора волнистая (прорыта желобками под щетками). 2. То же. Кроме того, щетки должны быть поставлены в разбежку, чем достигается наи- более ровное срабатывание по- верхности коллектора и устра- няется выработка желобков.
3. Над медными пластинами коллекто- ра выступают края слюды. 3. Отполировать коллектор в холодном состоянии и лучше карборундовой бумагой. Если слюда не поддается, то коллек- тор следует проточить. Ни в коем случае не допускается опиловка слюды напильником.
4. Поверхность кол- лектора загрязнена смазкой, угольной пылью и пр. 4. Протереть коллектор чис- той тряпкой; при новом гене- раторе рекомендуется почаще полировать коллектор мелкой стеклянной бумагой.
282
Неисправ- ности Причина Чем вызвана неисправность Способы устранения неисправности
2. Искре- 3. Траверс. 1. Первич- 5. Коллектор бьет вследствие потери ци- линдрической формы. Дрожание щеток вследствие ослабления крепления пальцев, на которых сидят щет- кодержатели. Повышена скорость 5. Отполировать, а если это не устраняет неисправность, то обточить. Подтянуть гайки. Отрегулировать ход двига-
ние щеток ный двига- вращения вследствие теля на нормальное число обо-
или нагрева- тель. увеличения числа обо- ротов.
ние якоря. 2. Траверс. 3. Якорь. 4. Обмот- ки полюсов. ротов первичного дви- гателя. Неправильное поло- жение траверса, а сле- довательно и щеток, которые не стоят на нейтральной зоне. 1. Якорь бьет вслед- ствие вырубки шари- коподшипников. 2. Якорь бьет вслед- ствие погнутости вала. 1. Короткое замы- кание витков или всей обмотки полюсов ге- нератора вследствие повреждения изоля- ции или влажности последней. 2. Замыкание обмо- ток полюсов на кор- пус генератора вслед- ствие повреждения изоляции или влаж- ности последней. Траверс поставить по метке на шейке обоймы переднего подшипника машины и засто- порить имеющимся у него вин- том. 1. Сменить шарикоподшип- ники. 2. Исправить или заменить новым валом. 1. Определить индуктором или вольтметром, присоединяе- мым по очереди к обнаженным зажимам обмоток. В последнем случае руководствоваться тем, что у полностью коротко зам- кнутой обмотки стрелка вольт- метра стоит на 0, а у частично замкнутой показание вольтмет- ра меньше, чем у исправной обмотки. Устраняется перемот- кой или просушкой. 2. Определить сопротивление изоляции проводников обмотки относительно корпуса генера- тора при помощи индуктора, для чего отсоединить от борнов (в коробке генератора) провода, идущие к плавкому предохра- нителю и шунтовому реостату, и подложить под щетки плотную бумагу; соединяя один зажим индуктора с корпусом генера- тора, а другой — с борном шун- товой обмотки или с главным минусовым борном в коробке ге- нератора, можно определить за- мыкание с корпусом. Устране- ние — перемотка или просушка.
283
Неисправ- ности Причина Чем вызвана неисправность Способы устранения неисправности
5. Обмот- ка якоря. 1. Короткое замы- кание обмоток якоря вследствие поврежде- ния изоляции или влажности последней. 1. Определяется по запаху, черному дыму и по нагреванию коротко замкнувшихся секций или следующим способом: вы- нимаются из щеткодержателей все щетки, за исключением двух, расположенных диамет- рально, и отнимается перемыч- ка траверса между ними. К этим щеткам подводится от посто- роннего источника напряже- ние, поддерживающееся посто- янным. Зажимы вольтметра на малое напряжение присоедине- ны к двум изолированным друг от друга иглам, которые могут касаться любой пары соседних пластинок коллектора. Сила то- ка подбирается таким образом, чтобы вызвать достаточное от- клонение вольтметра, когда обе иглы покоятся на соседних пластинах. Иглы движутся по коллектору и дают соединение помимо изоляции между двумя пластинами. Если отклонение вольтметра получается одина- ковым для каждой пары пла- стин, то это указывает на то, что в цепи якоря нет короткого замыкания.
2. Замыкание обмо- ток якоря на корпус генератора вследствие повреждения изоля- ции или влажности последней. 2. Определяется методом, ана- логичным для обмоток полюсов, с той разницей, что другой за- жим индуктора присоединяется к пластинам коллектора.
6. Плохая изоляция се- ти. Перегруженность генератора вследствие утечки тока из-за не- исправности изоляции сети. Определяется по показаниям амперметра на распределитель- ном щите агрегата станции.
7. Механи- ческая часть генератора. Перегруженность генератора вследствие преодолевания боль- шого трения в под- шипниках. При перегрузке вследствие вредного трения в подшипни- ках последние нагреваются до степени невозможности при- коснуться к ним рукой. Устраняется путем смены подшипников в случае их из- носа. В большинстве случаев тре- ние есть следствие совершен- ного отсутствия или недоста- точной смазки или загрязнения последней.
284
Неисправ- ности Причина Чем вызвана неисправность Способы устранения неисправности
8. Первич- ный двига- тель и шун- товой рео- стат. Напряжение слиш- ком низко вследствие ослабления магнитно- го поля, которое мо- жет произойти: а) из-за уменьше- ния числа оборотов двигателя или а) Проверить по тахометру число оборотов и в случае не- обходимости подрегулировать обороты двигателя.
б) потому что мала сила тока в шунтовой обмотке, т. е. в цепи оставлено невыведен- ным большое сопро- тивление реостата. б) Следить за положением ручки шунтового реостата и выводить в надлежащей сте- пени сопротивление с целью восстановления нормального напряжения.
3. Генера- тор не дает напряжения. 1. Полюсы генератора размагниче- ны. 1. Толчки и сотря- сения вследствие тряс- ки во время перевоз- ки; долгий простой машины. 2. Происшедшее во время работы корот- кое замыкание. 3. Случайное про- хождение тока обрат- ного направления. 4. Цепь возбужде- ния после ремонта была приключена не- правильно. 1—4. Намагнитить генератор от постороннего источника, со- образуясь при этом с направле- нием его вращения.
2. Первич- ный двига- тель. Якорь генератора вращается слишком медленно из-за пони- женного числа оборо- тов двигателя. Отрегулировать двигатель на нормальное число оборотов.
3. Шунто- вой реостат. По недосмотру не выведен шунтовой ре- остат из цепи возбуж- дения. В ывести.
4. Внеш- няя сеть. Короткое замыкание и заземление. а) Если при разомкнутом главном рубильнике генератор возбуждается, то неисправность во внешней цепи, которая иссле- дуется при помощи индуктора. б) Если на зажимах внешней сети индуктор стоит на нуле, а генератор не возбуждается при замкнутом рубильнике и возбуждается при разомкнутом рубильнике, то, очевидно, ток проходит через один из зазем- лившихся проводов сети и через одну из точек машин, пришед- ших в сообщение с корпусом.
285
Неисправ-
ности
Причина Чем вызвана неисправность
Способы устранения
неисправности
« Для определения, который из внешних проводов заземлен, один зажим индуктора зазем- ляют, а другой поочередно со- единяют то с одним, то с дру- гим внешним проводом. Индук- тор дает отклонение в том слу- чае, когда ток из него пройдет через землю и возвратится по заземленному проводу.
5. Якорь или обмотка возбужде- ния полю- сов. Короткое замыкание или соединение на корпус. Способы определения и уст- ранения указаны выше.
Задачи для самостоятельной работы
1. Генератор постоянного тока с электродвижущей силой Е.
имеющий внутреннее сопротивление г0, включен на нагрузку с со-
противлением R1. Определить силу тока во внешней цепи I, напря-
жение на зажимах генератора U и внутреннее падение напряжения Uo.
Значение Е, г0 и R} брать из таблицы XXIX.
2. Шунтовой генератор постоянного тока с электродвижущей
силой Е и сопротивлением обмотки возбуждения гм включен на
нагрузку с сопротивлением Rx. Определить силу тока нагрузки I
и в обмотке возбуждения,^ также сопротивление якоря и напряже-
ние на зажимах генератора U, если сила тока якоря — /я. Значе-
ния Е, гми Rr взять из таблицы XXX.
Таблица XXIX Таблица XXX '
Е в в Го в ОМ Ri в ом Еве гм в ом В, в ом
120 0,5 5,75 115 100 10
230 0,25 11,5 120 90 5
380 0,1 17,25 230 60 2,5
3. Генератор постоянного тока, работающий при напряжении U„
дает в сеть ток силой /. Определить полезную мощность генера-
тора Р и мощность первичного двигателя РА, вращающего генера-
тор, если промышленный коэфициент полезного действия гене-
ратора г;. Значения U, I и т; взять из таблицы XXXI.
4. Найти электродвижущую силу генератора постоянного тока £,
если он работает при напряжении 17; сила тока якоря — /я; сопротив-
ление обмотки якоря — гя. Значения U, /я и гя даны в таблице XXXII.
286
Таблица XXXI
U в в I в а
110 12,5 0,8
115 25 0,85
127 20 0,9
220 50 0,91
Таблица XXXII
и в в Тяв а гя в ом
по 12,5 0,2
115 25 0,1
127 50 0,05
220 75 0,02
5. Определить сопротивление пускового реостата для шунтового»
электродвигателя постоянного тока, включенного в сеть с напря-
жением U, если нормальная сила тока якоря — /я, сила пускового
тока в п раз больше нормальной силы тока, а сопротивление
якоря — гя. Найти одновременно силу тока якоря электродвигателя^
если его пустить в ход без пускового реостата. Значения U, /я, п
и гя взять из таблицы ХХХШ.
Таблица XXXIII
V в в Тя в а п раз Гд в ом
115 10 1,5 0,3
230 20 2 0,2
380 30 2 0,1
авваввв®в®®вв®ввввв®в®ввв®
ГЛАВА XII
ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
t04. Устройство генераторов переменного тока
Электрическим генератором переменного тока на-
зывается машина, превращающая механическую энергию в электри-
ческую энергию переменного тока. Генератор переменного тока вы-
рабатывает электродвижущую силу, изменяющуюся с течением вре-
мени как по величине, так и по направлению, причем при замыкании
цепи на некоторое сопротивление получается электрический ток,
изменяющий соответственно и величину и направление, т. е. пере-
менный ток.
Работа генератора переменного тока точно так же, как и действие
генератора постоянного тока, основана на использовании явления
электромагнитной индукции. Собственно говоря, в генераторах по-
стоянного тока, как это было установлено выше, вырабатывается
электродвижущая сила переменного тока, и только при помощи
коллектора, являющегося неотъемлемой частью всякой машины по-
стоянного тока, получается постоянный ток.
Главными частями любого генератора переменного тока являются:
индуктор, создающий постоянное магнитное поле, и проводники,
пересекающие магнитные силовые линии этого поля, вследствие
чего в них/индуктируется электродвижущая сила. Эта часть гене-
ратора называется якорем.
При изучении явлений в цепях переменного тока было установ-
лено, что если вращать проводник в равномерном магнитном поле
<с постоянной окружной скоростью, то в нем индуктируется э. д. с.
индукции, причем если замкнуть цепь, то получится переменный
синусоидальный электрический ток. Напомним еще раз, что графиче-
ским изображением э. д. с. индукции будет синусоида (рис. 172), при-
чем на рис. 174 было видно, что направление электродвижущей
•силы индукции в проводнике при прохождении пути нижней полу-
окружности обратно тому, которое получается при прохождении
верхней полуокружности (правило правой руки).
Изогнув проводник в виде витка (рис. 258) и присоединив его к
двум контактным кольцам (7), помещенным изолированно на валу
цилиндра, где укреплен виток, можно получить переменный ток при
288
вращении витка в магнитном поле, замыкая цепь витка через щетки (2)
на сопротивление (3). Это и есть принцип действия генератора одно-
фазного переменного тока. Генераторы однофазного тока имеют
очень ограниченное применение, а главное распространение нашли
генераторы трехфазного тока, которые отличаются от первых кон-
струкцией якоря, на котором расположены три одинаковые катушки,
смещенные относительно друг друга (рис. 188). Соединяя эти ка-
тушки определенным образом, можно получить соединение обмоток
якоря «звездой» (рис. 189) или «треугольником» (рис. 193).
Генераторы переменного тока называют иногда альтерна-
торами.
Схема простейшего генератора переменного тока с индуктором
в виде статора и якорем в виде ротора изображена на рис. 299.
Рис. 299. Простейшая
схема однофазного гене-
ратора переменного тока
с неподвижным индукто-
ром и вращающимся яко-
рем
Рис. 300. Простейшая
схема однофазного гене-
ратора переменного тока
с неподвижным якорем
и подвижным индукто-
ром
Постоянный ток в обмотку возбуждения машины подается от по-
стороннего источника электрической энергии. В магнитном поле
индуктора вращается якорь, провода которого выведены на кон-
тактные кольца, с которых при помощи щеток снимается однофаз-
ный переменный ток.
Другая простейшая схема генератора переменного однофазного
тока изображена на рис. 300. Здесь статор—-якорь, а ротор — ин-
дуктор. Эта схема применяется при конструировании быстроходных
генераторов переменного тока, генераторов большой мощности и по-
вышенного напряжения.
Как видно, в обоих случаях для питания обмотки возбуждения
электромагнитов индуктора требуется постоянный ток, который
обычно берется от независимого источника электрической энергии
(возбудителя). Возбудителем чаще всего служит небольшой гене-
ратор постоянного тока с самовозбуждением, сидящий на одном
валу с генератором переменного тока (рис. 301). От зажимов воз-
будителя постоянный ток подается на контактные кольца, сидящие
изолированно на валу генератора переменного тока, через щетки
для питания обмотки электромагнитов вращающегося индуктора.
При вращении индуктора первичным двигателем (бензиновый, паро-
вой и др.) магнитные силовые линии поля пересекают проводники
19 Электротехнические средства 289
трехфазной обмотки якоря, заложенные в пазы станины машины,
и получается переменный трехфазный ток. Начала и концы фаз вы-
ведены на зажимы, вследствие чего можно соединить обмотки
Рис. 301. Генератор переменного тока с возбудителем:
1 — синхронный генератор; 2 — возбудитель
Рис. 302. Схема обмотки четы-
рехполюсного генератора трех-
фазного переменного тока
якоря в «звезду» или «треугольник». На рис. 302 показана схема
трехфазной обмотки якоря четырехполюсного генератора переменного
тока. Ротор представляет собой систему электромагнитов, обмотки
которых питаются постоянным током.
Для борьбы с токами Фуко желез-
ные сердечники якоря и индуктора де-
лаются не сплошные, а собираются из
листового железа толщиной 0,5 мм, с
прослойками из тонкой бумаги. Для
улучшения охлаждения машины в сер-
дечнике якоря делаются воздушные
каналы для прохода воздуха с целью
улучшения вентиляции.
Если трехфазный генератор перемен-
ного тока выполняется с неподвижным
индуктором и вращающимся якорем, то
на валу якоря генератора укрепляются
три контактных кольца, с которых и сни-
мается переменный трехфазный тощ
Якорь машины для укладки обмоток имеет пазы.
Число полюсов индуктора в генераторе переменного тока опре-
деляется, согласно формуле 41, частотой f и числом оборотов п
ротора машины.
р.П
"бО
290
Отсюда
р = ^,
п
где р — число пар полюсов.
Если частота f равна 50 периодам в секунду, то при наимень-
шем числе полюсов 2 р = 2 число оборотов п ротора будет 3 000
в минуту, при 2 р = 4 число оборотов в минуту—1 500, при 2/7=6
число оборотов в минуту — 1 000 и т. д. Индукторы генераторов
выполняются двух типов: с явными (рис. 301) и неявными (т.-е. кон-
структивно не выделяющимися) полюсами.
Машины, возбуждаемые постоянным током, число оборотов кото-
рых строго соответствует частоте, называются синхронными.
105. Схемы включения
Для возбуждения генератора необходимо обмотки электромаг-
нитов питать постоянным током от возбудителя. Могут быть два
типа генераторов переменного тока: индуктор неподвижен, якорь вра-
щающийся (рис. 303) и, наоборот, якорь неподвижен, индуктор вра-
щающийся (рис. 304).
Из схемы включения генератора переменного тока первого типа
(рис. 303) видно, что концы обмотки якоря, соединенные в «звезду»1
(7), выведены на три кольца; нулевая точка выведена на четвертое
кольцо. Обмотка возбуждения генератора питается от возбуди-
теля (Д, сидящего на одном валу с генератором. В качестве воз-
будителя поставлен шунтовой генератор постоянного тока. В цепь
возбуждения генератора введен реостат (3) для регулировки силы
тока возбуждения и, следовательно, напряжения на зажимах гене-
ратора. Этот реостат часто называют магнитным регулятором. В цепь
возбуждения (5) шунтового генератора постоянного тока также
введен регулировочный реостат (6) для поддержания постоянства
напряжения на зажимах возбудителя и, следовательно, регулировки
силы тока возбуждения генератора переменного тока. Этот реостат
называется шунтовым реостатом.
Таким образом, оба реостата — магнитный регулятор и шунтовой
реостат — имеют одно и то же назначение: регулировать напряже-
ние на зажимах генератора переменного тока.
При регулировании напряжения на зажимах генератора магнит-
ным регулятором в нем может циркулировать значительный ток
возбуждения и соответственно могут быть большие тепловые потери
по закону Джоуля и Ленца. Этот способ регулировки часто назы-
вается прямым. При регулировании напряжения на зажимах гене-
ратора при помощи шунтового реостата тепловые потери будут зна-
чительно меньше, так как сила тока в обмотке возбуждения воз-
будителя весьма незначительна. Этот способ регулировки напряже-
ния на зажимах генератора называют часто косвенным. Следо-
вательно, при значительных мощностях генератора переменного
тока косвенный метод регулировки напряжения на зажимах машины
может быть экономичнее прямого.
В агрегатах подвижных электрических станций переменного тока
применяются оба способа регулировки напряжения на зажимах гене-
19*
291
ратора: прямой и косвенный. К первому способу прибегают в целях
более точной регулировки, а ко второму — для более грубой регу-
лировки.
Рис. 303. Схема соединений генератора:
1— статор генератора; 2— обмотка возбуждения генератора; з— маг-
нитный регулятор; 4— якорь возбудителя; б — обмотка возбуждения
возбудителя; б — шунтовой реостат
В тех случаях, когда нагрузка почти постоянна, возможна руч-
ная регулировка напряжения на зажимах. При резких изменениях
Рис. 304. Схема соединений генератора переменного тока
с вращающимся индуктором:
1 — концы обмоток якоря, соединенные в «звезду»; 2— обмотка
возбуждения генератора; 3 — магнитный регулятору 4 — якорь
возбудителя; б — цепь возбуждения; б — шунтовой реостат
нагрузки, которые встречаются, например, при эксплоатации по -
движных электрических станций переменного тока, ручная регули-
ровка невозможна, и приходится применять быстродействующие
. 292
автоматические регуляторы напряжения. Работа этих регуляторов
будет разобрана ниже.
Другая схема включения генератора переменного тока изобра-
жена на рис. 304. Здесь якорь неподвижен, и концы статорной
обмотки генератора через рубильник подведены к сети, на которую
работает данный генератор переменного тока. Постоянный ток под-
водится от возбудителя — шунтового генератора постоянного тока —
через щетки и два контактных кольца, сидящих изолированно на'
валу ротора. В цепи обмотки возбуждения генератора включен маг-
нитный регулятор, а в цепи обмотки возбуждения возбудителя —
шунтовой реостат. Все указания, изложенные выше относительно
регулировки напряжения на зажимах генератора переменного тока,
действительны и для данной схемы включения.
106. Работа генератора
При холостом ходе генератора переменного тока, напряжение на
его зажимах U равно электродвижущей силе. При увеличении на-
грузки напряжение на зажимах генератора уменьшается вследствие
трех причин: падения напряжения внутри генератора, действия реак-
ции якоря и характера нагрузки (сдвиг фаз).
При нагрузке ток, проходя по обмоткам якоря, вызывает паде-
ние напряжения.
В генераторах переменного тока, так же как и в генераторах
постоянного тока, наблюдается явление реакции якоря, потому что
при нагрузке по обмоткам якоря проходит переменный ток, который
создает свое переменное магнитное поле. Под действием этого пере-
менного поля в обмотке якоря появится э. д. с. самоиндукции..
Таким образом, в обмотке якоря будет действовать электродвижу-
щая сила, равнодействующая двум указанным ранее э. д. с. — ин-
дукции и самоиндукции.
Влияние реакции якоря на напряжение на зажимах генератора
зависит от характера нагрузки. При cos ср = 1, т. е. когда в сети,
которую питает генератор, имеются одни активные сопротивления —
лампы накаливания, печи и пр., — падение напряжения меньше, чем
при индуктивной нагрузке. Объясняется это явление тем, что при
активной нагрузке, когда э. д. с. совпадает по фазе с силой тока,
реакция якоря почти не уменьшает основного магнитного потока,
создаваемого индуктором, производя лишь его скашивание. При
наличии сдвига фаз, т. е. при индукционной нагрузке, когда э. д. с.
генератора и сила тока не совпадают по фазе, размагничивающее
влияние со стороны реакции якоря увеличивается и вызывает более
значительное уменьшение напряжения на зажимах генератора. Чем
больше угол сдвига фаз ср, тем больше падение напряжения. На
рис. 305 приведены внешние характеристики одного и того же гене-
ратора переменного тока при различном характере нагрузки:
cos ср = 1, cos ср = 0,8 и cos ср = 0,5;
Как известно, внешняя характеристика генератора выражает зави-
симость напряжения на зажимах генератора от силы тока во внеш-
293
ней цепи, при постоянных значениях числа оборотов, силы тока
возбуждения и cos Из рис. 305 ясно видна зависимость умень-
шения напряжения на зажимах от характера нагрузки.
В современных генераторах переменного тока при активной на-
грузке падение напряжения не превышает 5—7% (при cos?=l),
достигая значения 30% при индукционной нагрузке (cos? = 0,7).
Следовательно, при индукционной нагрузке генератора перемен-
ного тока вопросы регулировки напряжения на зажимах генератора
особенно важны.
Для уменьшения влияния реакции якоря на изменение напря-
жения на зажимах при нагрузке современные генераторы конструи-
руются с небольшой реак-
цией якоря.
Полезная мощность ге-
нератора трехфазного тока
может быть определена по
формуле 56:
Р— j/3 • I-U-cos ? вт,
Рис. 305. Внешняя характеристика генера-
тора переменного тока
напряжении 230 в, а обмотка
мощность генератора
где I и U — линейные зна-
чения силы тока и напря-
жения.
Однако на щитках гене-
раторов переменного тока
указывают мощность их в
вольтамперах. Если, напри-
мер, генератор работает при
на 37,5 а, то
его статора рассчитана
Р = /3’-230-37,5^ 15000^ 15 ква.
При работе на осветительную нагрузку, т. е. при cos?=l, его
полезная мощность Р будет равна 15 кет. При работе на электро-
двигатели, например cos ? =0,8, полезная мощность генератора опре-
деляется уже, как
Р = 15 -0,8 = 12 кет.
Отношение полезной мощности, отдаваемой генератором во внеш-
нюю цепь, к мощности, получаемой генератором от первичного меха-
нического двигателя, называется промышленным коэфициен-
том полезного действия генератора. Как и в других
электрических машинах, внутри генератора переменного тока про-
исходят внутренние потери энергии на тепловые потери в обмотках
якоря и индуктора, магнитные потери на токи Фуко и перемагни-
чивание железа якоря, механические потери от трения вала в под-
шипниках и ротора в щетках и о воздух. Кроме того, к числу
потерь генератора переменного тока следует прибавить мощность,
расходуемую возбудителем.
294
В современных генераторах трехфазного переменного тока про-
мышленный коэфициент полезного действия достигает 97°/0 у очень
мощных машин, снижаясь до 80—83°/0 у маломощных. У однофаз-
ных генераторов переменного тока промышленный коэфициент по-
лезного действия ниже, чем у трехфазных той же мощности, что
объясняется менее экономичным использованием материалов, из
которых изготовляются генераторы переменного тока.
107. Генераторы переменного тока подвижных
электрических станций
Генераторы переменного тока предназначаются для агрегатов
подвижных станций, используемых для электрификации военно-инже-
нерных работ. Генераторы рассчитываются в основном па мелкодвига-
тельную нагрузку с большой частотой включения (до 50 пусков в час).
Тип электродвигателей — короткозамкнутый, с трехкратным значе-
нием пускового тока по отношению к номинальному; осветительная
нагрузка включается на фазовое напряжение; мощность от-
дельных ламп — до 1 000 вт. Генераторы — синхронные, пред-
назначены для работы при непосредственном соединении с бы-
строходным двигателем внутреннего сгорания с числом оборотов
1 500 и 3 000 в минуту, причем первичные двигатели снабжаются
регуляторами числа оборотов. Соединение обмоток генераторов —
«звездой» с выводом нуля. Возбудитель напряжением в 100 в
(обыкновенно шунтовая машина постоянного тока) сидит на одном
валу с генератором переменного тока.
Иногда конструкция генератора выполняется по типу машины
постоянного тока с неподвижными полюсами таким образом, что
в пазы якоря укладываются трехфазная обмотка переменного тока,
выведенная на кольца, и якорная обмотка возбудителя, выведенная
на коллектор. Индуктор для генератора и возбудителя общий.
Возбудитель, питая лишь цепь самовозбуждения, создает тем са-
мым возбуждение генератора. Катушки обмотки возбуждения могут
быть соединены параллельно. Основные параметры генераторов пере-
менного тока, употребляемых для подвижных станций, характери-
зуются следующими данными: 1) напряжение—230/133 в; 2) сред-
ний коэфициент мощности — 0,8; 3) частота — 50 герц; 4) число
фаз — 3.
Конструктивные особенности генераторов пере-
менного тока те же, что и в генераторах постоян-
ного тока. Для машин предусматриваются следующие требо-
вания: а) отсутствие резких колебаний напряжения при пуске и работе
короткозамкнутых двигателей; б) возможность неравномерной за-
грузки фаз при смешанном характере ее; в) наличие возбудителя
достаточной мощности для обеспечения устойчивой работы генера-
тора и быстродействующего возбуждения его; г) возможность ра-
боты генератора не только в горизонтальном положении, но и при
наклоне в любой плоскости под углом до 20° к горизонту.
По характеру обслуживаемых станциями переменного тока по-
требителей генераторы работают с чрезвычайно меняющимся режи-
мом как в отношении величины нагрузки, так и в смысле продол-
295
жительноети включения. При увеличении нагрузки генератора на-
пряжение будет падать по трем причинам: 1) падение напряжения
внутри генератора, 2) действие реакции якоря и 3) вследствие
сдвига фаз. Последние два обстоятельства уменьшают величину
магнитного потока, возбуждаемого обмоткой возбуждения. Чтобы
компенсировать отрицательное влияние всех трех причин, необходимо
увеличить силу тока возбуждения генератора. Колебание напряже-
ния на зажимах станции сказывается на колебании числа оборотов
электродвигателей, и поэтому громадное значение приобретает во-
прос автоматической регулировки напряжения.
Указанные условия эксплоатации не дают возможности ограни-
читься ручной регулировкой, а вызывают необходимость использова-
ния быстродействующих автоматических регуляторов напряжения.
Могут быть два способа регулировки: а) на возбуждение генера-
тора переменного тока (магнитный регулятор) и б) на возбуждение
самого возбудителя (шунтовой реостат). При первом способе происхо-
дят значительные тепловые потери (по закону Джоуля и Ленца) (Prt)
вследствие большой силы тока возбуждения;' при втором методе
тепловые потери незначительны. Иногда употребляются оба способа
регулировки: первый для точной регулировки и второй для более
грубой. Так, часть генераторов станций АЭС-3 и ТЭС-1 снаб-
жалась простейшим регулятором напряжения соленоидного типа,
работающим в цепи возбуждения генератора, а другие станции
оборудуются быстродействующими регуляторами напряжения типа
РНУ-7 или ЭН-352, воздействующими на величину силы тока воз-
буждения возбудителя.
Простейший регулятор напряжения (рис. 306) представляет со-
бой соленоид (7), укрепленный на бакелитовой панели (2) при по-
мощи угольников (5). Во внутреннем просвете соленоида помещен
подвижной железный сердечник (4), могущий перемещаться вверх
и вниз. На верхнем конце сердечника помещена планка (5), прижа-
тая к нему стопором (6). На планке (5) укреплены вольфрамовые
подвижные контакты (7), которые помещаются вместе с несущей
их планкой и сердечником. Под подвижными контактами укреплены
на полочке пружинящие вольфрамовые контакты (9), от которых
идут гибкие проводники. Планка с подвижными контактами движет-
ся по направляющим (<?), вырезанным в полочке, и подвижные
контакты все время находятся против нижних пружинящих контак-
тов. Концы обмотки соленоида подведены к зажимам (10), к кото-
рым через добавочное сопротивление присоединяется линейное
напряжение. Все реле закрыто кожухом (11), в нижней части кото-
рого помещен винт (12), служащий арретиром во время транспор-
тировки станции. Для выключения реле напряжения следует завер-
нуть винт доотказа (сердечник поднимается настолько, что не будет
замыкать контактов и не будет влиять на возбуждение генератора).
После выключения реле напряжения регулирование напряжения
ведется вручную. Электрическая схема регулятора изображена
в правой части рис. 306.-
Аппарат регулируется так, что при падении напряжения генера-
тора до 210 в сила магнитного поля соленоида становится меньше
силы веса сердечника. Сердечник под действием силы собственного
296
Рис. 306. Реле напряжения:
I — соленоид; 2 —панель; 5 — угольник; 4 — сердечник; 5 — планка; 6 — стопору
7 — подвижные контакты; 6— направляющие; 9— неподвижные контакты; 10—за жимы г
11 — кожух; 12— арретирующий винт
веса падает вниз, подвижные контакты соприкасаются с неподвиж-
ными, шунтируя часть сопротивления магнитного регулятора, вслед-
ствие чего напряжение поднимается до 230 в. Один из гибких
проводников неподвижных контактов соединен с концом магнитного
регулятора, а другой — с какой-то средней его точкой, которая на-
ходится опытным путем при установке реле на заводе.
Для настройки регулятора напряжения следует: снять кожух;
при помощи магнитного и шунтового регуляторов поставить напря-
жение генератора, равное 210 в; путем передвижения движка доба-
вочного сопротивления подобрать такое сопротивление, чтобы
Рис. Схема угольного регулятора напряжения типа РНУ-7:
1 — катушка электромагнита; 2 — добавочное сопротивление; а — же-
лезный сердечник; 4 — железный диск; 5—цилиндр демпфера; в—пор-
шень демпфера; 7—регулирующий винт демпфера; 8 — рычаг; 9—опора
рычага; 10 — угольные столбы; и — регулирующий винт угольных
столбов; 12— упорные винты; 13— вилка штепсельная; 14 — статор
генератора; 15 — обмотка возбуждения генератора; 16 — магнитный
регулятор; 17 —якорь возбудителя; IS — обмотка возбужеяия возбу-
дителя; 19 — шунтовой реостат
сердечник опустился и замкнул контакты; поднять напряжение гене-
ратора магнитным и шунтовым регуляторами, чтобы при разомкну-
тых контактах напряжение установилось в 230 в.
Угольные регуляторы напряжения РНУ-7 и ЭН-352 построены
на принципе изменения сопротивления угольного столба, состоя-
щего из отдельных угольных колец, в 'зависимости от степени его
сжатия. При изменении сжатия столба сопротивление его изменяет-
ся в широких пределах. Регулятор воздействует на изменение силы
тока в обмотке возбуждения возбудителя и, следовательно, на
изменение напряжения возбудителя. Последнее влияет на измене-
ние величины тока возбуждения генератора, и в результате напря-
жение генератора тоже изменяется. Схема угольного регулятора
напряжения РНУ-7 изображена на рис. 307.
298
Регулятор состоит из электромагнита, двух угольных столбов
и рычажной системы. Электромагнит, состоящий из катушки (/) и
железного сердечника (3), реагирует на изменение напряжения.
Обмотка электромагнита через добавочное сопротивление (2) вклю-
чена на зажимы генератора. Обмоточная проволока катушки по-
крыта оксидной изоляцией, допускающей нагрев обмотки до 115° С.
Сердечник связан с левым концом рычага (<?). На правом же конце
рычага помещена пластинка, на которой установлены два угольных
столба (/0), состоящих из отдельных угольных колец диаметром 18 мм
и толщиной 0,5 мм. Число колец в каждом столбе 160—180 и
высота — 80—90 мм. Угольные столбы установлены в железной
рамке и изолированы от нее. Рамка одной своей стороной укре-
плена к панели регулятора.
Под действием изменения напряжения генератора сердечник
перемещается и через рычаг изменяет степень сжатия угольных
столбов и их сопротивление. Крайнему нижнему положению сер-
дечника соответствует наибольшее сжатие угольных столбов и
наименьшее их сопротивление, и, наоборот, крайнему верхнему
положению — наименьшее сжатие и наибольшее сопротивление.
Сопротивление угольных столбов изменяется в пределах от 50.до
150 ом. Угольные столбы включены последовательно в цепь об-
мотки возбуждения возбудителя (18). Рычаг перемещается отно-
сительно опоры (9), представляющей собой два шарикопод-
шипника, установленных на специальном кронштейне, укрепленном
к панели регулятора. В шарикоподшипниках вращаются цапфы
вилки, насаженные на рычаг.
Степень сжатия угольных столбов регулируется двумя спосо-
бами: перемещением опоры рычага (9) вдоль его оси и опусканием
или поднятием регулирующих винтов (11). В первом случае при
перемещении опоры рычага вправо, при одинаковом перемещении
сердечника, сжатие угольных столбов уменьшается и, наоборот,
при перемещении влево — увеличивается. Во втором случае при
изменении положений регулирующих вйнтов ограничивается ход
самого сердечника, а следовательно, и пределы сжатия угольных
столбов. Как следствие' этого, изменится и диапазон изменения
сопротивлений угольных столбов. Правый регулирующий винт слу-
жит арретиром регулятора при походном положении станции.
В крайнем верхнем положении винт отжимает правый конец рычага,
одновременно сжимает угольные столбы и не допускает переме-
щения сердечника.
При увеличении нагрузки генератора напряжение его падает,
втягивающая сила электромагнита уменьшается, сердечник под дей-
ствием силы собственного веса опускается и, сжимая угольные
столбы, уменьшает сопротивление цепи возбуждения возбудителя,
напряжение генератора повышается. Проделав несколько затухаю-
щих колебаний, сердечник остановится в каком-то новом положе-
нии, соответствующем такому сжатию угольных столбов, которое
обеспечит силу тока возбуждения возбудителя, обусловливающую
нормальное напряжение.
При уменьшении нагрузки напряжение генератора повышается,
сердечник в силу увеличения втягивающего усилия соленоида под-
299
6
Рис. 308. Схема устройства регулятора напряжения
типа ЭН-352:
1 — угольные столбы; 2—перекладина; 3— тяга; 4 и 8—ры-
чаг; 5 — сердечник; 6 — пружина; 7— противовес; 9—вспо-
могательный сердечник; 10—плоская пружина; 11—демпфер
Рис. 309. Регулятор напряжения типа ЭН-352:
1— угольные столбы; 2— перекладина; 3 — тяга; 4 — рычаг;
5 — сердечник; 6 — пружина; 7— противовес; 8— рычаг;
9 — вспомогательный сердечник; 10— пружина; 11 —демпфер;
12, 13 — винты; 14 — скоба; 15 — гайка затяжная; 10— уголь-
ник; 17 — гайка; 18 — стойка
Рис. 310. Укрепление генератора на шасси автомобиля:
1 — генератор; 2 — угольник; 3 — болт чистый; 4— шайба; 5 — гайка корончатая; 6 — шплинт; 7— нижняя часть редуктора; 8 — верхняя часть редуктора; 10— болт чистый;
11 — гайка корончатая; 12— шплинт; 13 — дисковый кардан; 14— тяга; 15— серьга; 15а— гайка чистая; 16— шпилька специальная; 17— трубка^ 18 — сектор; 19— шайба спе-
циальная; 20— ось; 21 — валик; 22 — шайба чистая; 23— шплинт; 24 — рычаг; 25 — шайба пружинная; 26— гайка чистая; 27 — штифт специальный; 28 —пластина; 29 цепочка;
30 — винт точеный; 31 — тормозной вал; 32 — шайба специальная; 33 — кабина; 35 — карданная передача; 37 — шплинт разводный; 38—автоматический регулятор; 39 скоба;
40 — болт чистый; 41 — шкив главного вала; 42 — ось шкива; 43 — вентилятор; 44 — радиатор спаренный; 45 — ремень вентилятора; 46 — крышка; 47 — набивка сальника; 48 ше-
стеренка; 49 — сиденье; 50 — подкладка; 51 — болт; 52 — гайка точеная
Электротехнические средства
нимается и останавливается в новом положении, обеспечиваю-
щем сжатие угольных столбов, достаточное для установления силы
тока возбуждения возбудителя, соответствующей нормальному на-
пряжению генератора. Для смягчения резких толчков при измене-
ниях нагрузки и для сообщения сердечнику более плавных переме-
щений, а также и для уменьшения колебаний сердечника на верх-
нем его конце поставлен воздушный демпфер (тормоз). Демпфер
состоит из поршня (6) (рис. 307), прикрепленного к верх-
нему концу сердечника, и неподвижного латунного цилиндра (5),
прикрепленного к панели регулятора. В верхнем конце цилин-
дра находится дросселирующее отверстие, величина которого
подбирается при настройке регулятора при помощи регулирующего
винта (7).
Чувствительность регулятора лежит в пределах + 1,5% от
нормального напряжения. Время установления напряжения (после
изменения нагрузки) не превышает 3 сек.
Обмотка электромагнита (7) рассчитана так, что для поддержа-
ния регулятором напряжения, равного 230 в, добавочное сопротив-
ление (2) должно быть равно 130 ом. С уменьшением этого со-
противления значение поддерживаемого напряжения падает, а с
увеличением — возрастает.
В случае расстройки регулятора напряжения или его повреж-
дения, не прекращая работы станции, можно его выключить и перейти
на ручную регулировку напряжения шунтовым (79) и магнитным (76)
регуляторами.
Для выключения регулятора напряжения следует вилку (73)
переставить в гнезда цепи возбуждения. После этого цепь элек-
тромагнита (7) будет разорвана, а угольные столбы зашунти-
рованы.
Нормально при исправном регуляторе напряжения шунтовой и
магнитный регуляторы всегда выведены (поставлены в крайнее
правое положение).
Перед пуском станции следует арретир поставить в положение
«работа», и при пуске станции напряжение автоматически устано-
вится до нормальной величины. После остановки станции необхо-
димо арретир поставить в положение «стоп». При незаарретирован-
ном регуляторе напряжения транспортировка станции категорически
запрещается.
Схема устройства угольного регулятора напряжения типа ЭН-352
изображена на рис. 308, а внешний вид его — на рис. 309.
Как видно из сопоставления рис. 307 и 308, разница обоих
типов регуляторов напряжения заключается лишь в конструкции.
Преимущества регулятора напряжения типа ЭН-352 заключаются
в большей приспособленности его к тряске и в меньшей
стоимости.
В агрегатной части подвижной электрической станции типа
АЭС-3 установлен генератор трехфазного тока типа ПНТ-100,
с вращающимся якорем, концы обмотки которого, соединенные
в «звезду», выведены на три кольца (нулевая точка выведена на
четвертое кольцо). Сопротивление обмотки одной фазы якоря:
в холодном состоянии 0,15 ом и в нагретом — 0,17 ом. Индуктор —
301
неподвижный, четырехполюсный. Обмотка индуктора (обмотка воз-
буждения генератора) питается от возбудителя, сидящего на одном
валу с генератором. Сопротивление обмотки возбуждения генера-
тора: в холодном состоянии 9,6 ом, в нагретом —10,8 ом. В каче-
стве возбудителя поставлен шунтовой генератор постоянного тока
типа ПН-10, мощностью 0,7 кет. Вентиляционные отверстия на
машинах обоих типов обыкновенно закрыты крышками и во время
работы открываются. Для усиления циркуляции воздуха на валу
якоря генератора и на валу якоря возбудителя насажены вентиля-
торы. Крепление генератора на шасси автомобиля показано на
рис. 310. При полной нагрузке (37,5 а), при cos ср—1 сила тока
возбуждения — 4,65 а и при costp = 0,8 сила тока возбуждения-—
6,25 а. Коэфициент полезного действия при номинальной нагрузке
генератора — 88% при cos ср =1 и 84,2% при costp = 0,8. Основные
данные генератора ПНТ-100: мощность 15 ква\ напряжение 230/130 в,
при числе оборотов 1 500 в минуту.
В агрегатной части подвижной электрической станции типа ТЭС-1
устанавливаются генераторы трехфазного тока типа СТ-10-А-3-4.
В качестве возбудителя употребляется тот же генератор постоян-
ного тока типа ПН-10, что и для генератора ПНТ-100. Для усиле-
ния охлаждения на валу ротора генератора и на валу якоря воз-
будителя насажены крыльчатые вентиляторы. Электрическая схема
соединений генератора ПНТ-100 и возбудителя показана на рис. 303.
Обмотки статора генератора соединены в «звезду» с выведенным
нулем. Возбудитель имеет напряжение на зажимах 70 в при пол-
ной нагрузке и 40 8 при холостом ходе; этим напряжениям соот-
ветствует сила тока возбуждения 7,5 а и 3,5 а. Синхронные генераторы
типа СТ-10-А-3-4 выполняются с вращающимся четырехполюсным ин-
дуктором (ротором) (рис. 304). Постоянный ток от возбудителя
подводится к двум латунным кольцам, насаженным изолированно
на вал ротора. Подшипники — шариковые. Смазка осуществляется
при помощи масленок Штауфера.-
108. Обслуживание генераторов переменного тока
При обслуживании генераторов переменного тока и их хране-
нии следует соблюдать основные правила, указанные в главе XI
(п. 102) для машин постоянного тока.
Основные и наиболее характерные неисправности, которые могут -
быть исправлены силами обслуживающего персонала подвижных
электрических станций, указаны в таблице XXXIV.
Таблица XXXIV
Неисправность Причина Мера устранения
Искрят щетки Плохо притерты щет- ки Слаба пружина щетко- держателя Притереть щетки Подтянуть пружину
302
Неисправность Причина Мера устраненжя
Возбудитель не дает напряжения Генератор не возбуж- дается Неисправен регулятор напряжения Обрыв в цепи возбуж- дения Неисправен щеткодер- жатель Обрыв в цепи возбуж- дения генератора Найти и восстановить кон- такт Заменить новым Найти и восстановить кон- такт Ремонт заводской. Перей- ти на ручную регулировку
В отношении неисправностей возбудителя и способов их устра-
нения можно руководствоваться указаниями таблицы XXVIII
(глава XI).
ГЛАВА XIII
ПОДВИЖНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ
109. Назначение подвижных электрических станций
Подвижные электрические станции служат для снабжения элек-
трической энергией передовых участков фронта, районов слабой
электровооруженности и своих войск на территории противника,
где все установки обычно будут разрушены противником при от-
ступлении.
Рис. 311. Электрическая подвижная станция постоянного тока типа АЭС-1:
1 — автомобиль станции; 2— агрегат; 3— распределительное устройство
Электрическая подвижная станция постоянного тока АЭС-1
{рис. 311) и ЭС-1 (рис. 312) имеет своим назначением освещение
штабов, командных пунктов, госпиталей и других подобных потре-
бителей, а также зарядку аккумуляторов. В отдельных случаях
эти станции могут быть использованы для освещения военно-инже-
304
нерных работ, а также для снабжения энергией при механизации
работ, если инструмент и механизмы имеют электродвигатели по-
стоянного тока.
Рис. 312. Общий вид зарядно-осветительной станции:
1 — агрегат; 2 — шесты; 3 — стремянка; 4 — ящик с линейным иму-
ществом для внутренней проводки; з — передний съемный крон-
штейн для укрепления шестов и стремянки; 6 — задний съемный
кронштейн для шестов
Электрические подвижные станции переменного тока типа АЭС-3,
(рис. 9), АЭС-4 (рис. 313) и ТЭС-1 (рис. 314) назначаются для элек-
трификации военно-инженерных работ: мостовых, лесозаготови-
тельных, строительных, гидротехнических и пр.
Рис. 313. Подвижная станция переменного тока типа АЭС-4:
1 — агрегатный автомобиль; 2— вспомогательный автомобиль
ПО. Состав подвижных станций
Всякая подвижная электрическая станция состоит из следующих
основных элементов:
а) агрегата с распределительным устройством;
б) питательной и распределительной сети;
20 Электротехнические средства
305
в) комплекта аппаратуры для обслуживания потребителей элек-
трической энергии;
г) комплекта принадлежностей для обслуживания станции;
д) комлекта инструмента для ремонта машин, приборов и всей
установки, для наводки, снятия и ремонта сетей;
е) комплекта запасных частей;
ж) комплекта расходных материалов и
з) транспортных средств, на которых перевозятся все элементы
станции.
Рис. 314. Подвижная станция переменного тока типа ТЭС-1:
1— агрегатная прицепка; 2 — запасная прицепка; 3— сетевая прицепка № 1; 4 — сете-
вая прицепка № 2
Агрегатом называется установка, состоящая из первичного дви-
гателя внутреннего сгорания и электрического генератора, механи-
чески соединенных между собой и смонтированных так, что вся
установка может быть передвигаема без нарушения механической
связи между отдельными частями ее. Агрегаты подвижных элек-
трических станций могут быть передвигаемы и перевозимы с одного
места на другое и при установке на новом месте не требуют спе-
циально подготовленных мест, как то: фундаментов, площадок
и т. п., и немедленно могут быть пущены в эксплоатацию.
В состав агрегата, кроме скомплектованных двигателя с систе-
мой охлаждения, смазки, зажигания, питания, пуска в ход и гене-
ратора с органами возбуждения, коммутации и регулирования,
входят:
а) приспособления для соединения вращающихся частей первич-
ного двигателя и генератора в виде эластичных муфт сцепления,
гибкого вала и т. п.;
306
б) приспособления для переноски, передвижки Или перевозки
агрегата в виде рессорных или безрессорных тележек с колесами
различной конструкции, аппарелей, оттяжек и т. п.;
в) запасные баки для топлива с питающим двигатель трубо-
проводом и
г) электрическое распределительное устройство.
Электрическое распределительное устройство включает всю необ-
ходимую аппаратуру для нормальной эксплоатации станции. Распреде-
лительное устройство монтируется или на общей раме с агрегатом,
или выполняется отдельно; в последнем случае имеются специаль-
ные концы проводов для соединения зажимов генератора и распре-
делительного щита.
Питательные сети выполняются двух типов: шестовые и ка-
бельные.
Комплект аппаратуры для обслуживания электрической энергией
включает в себя или арматуру и лампы накаливания для внутрен-
него освещения штабов и командных пунктов (станций АЭС-1
и ЭС-1), или комплект осветительных средств для наружного осве-
щения и комплект электроинструмента для электрификации различ-
ных инженерных работ (станции АЭС-3, АЭС-4 и ТЭС-1).
Содержание комплектов принадлежностей, инструмента, запасных
частей и расходных материалов зависит от мощности и назначения
станций; перечень имущества, входящего в комплект, указывается
в укладочных ведомостях, прилагаемых к каждой станции.
Все имущество подвижной электрической станции перевозится
в вагонах, автомобилях, прицепах или конных повозках. Различают
два вида укладки имущества: 1) имущество прикрепляется к дан-
ной транспортной единице путем устройства специальных закромов,
ящиков и приспособлений на кузове машины или 2) приспосабли-
вается в специальных ящиках для перевозки на транспорте любого
вида.
111. Род тока для подвижных установок
Выбор рода тока является одним из основных вопросов системы
электроснабжения армии. Как известно, существуют постоянный
и переменный ток; последний может быть однофазный и трехфаз-
ный. На первой стадии своего практического развития электриче-
ство распространялось в виде постоянного тока. Быстрое развитие
электрификации, увеличение мощности установок и увеличение ради-
уса действия станций сделали систему постоянного тока нерента-
бельной, и в настоящее время электрификация промышленности
и сельского хозяйства идет в основном по линии переменного тока.
Для решения вопроса о выборе рода тока для электрификации
армии необходимо выяснить преимущества и недостатки обеих
систем тока и сравнить их с точки зрения выполнения тактических
и технических требований, предъявляемых к подвижным установкам.
Преимущества систем постоянного тока: а) шунтовые электро-
двигатели постоянного тока дают возможность широкой и эконо-
мичной регулировки числа оборотов, что весьма важно для рядд
машин; сериэсные электродвигатели постоянного тока имеют большой
первоначальный момент вращения и выносят большую перегрузку;
20*
307
б) возможность непосредственной зарядки аккумуляторов; в) удоб-
ство параллельной работы вследствие более простого способа вклю-
чения машин и их обслуживания во время работы; г) возможность
применения двигателей с меньшими маховиками и, следовательно,
более легкими, так как возможно допускать большую неравномер-
ность хода.
Недостатки установок постоянного тока: а) сложное обслужива-
ние в полевых условиях вследствие наличия коллектора; б) невоз-
можность трансформации для передачи на большие расстояния;
в) изготовление генераторов с небольшим напряжением; г) боль-
шой вес проводов.
Преимущества системы переменного тока: а) возможность
простой трансформации для перехода с низкого в высокое напря-
жение, что позволяет передавать электрическую энергию на боль-
шие расстояния; б) меньший вес проводов (на 25% меньше, чем
при постоянном токе при передаче одной и той же мощности);
в) стандартность с общегосударственными установками, где в
основном применяется переменный ток для производственных и
бытовых нужд.
Недостатки системы переменного тока: а) большая сложность
в эксплоатации, особенно при параллельной работе; б) практическая
невозможность применения электродвигателей с широкой регулиров-
кой скоростей; в) необходимость иметь специальные установки для
зарядки аккумуляторов; г) плохой cos мелких электродвигателей
переменного тока; д) большой вес и цена генераторов переменного
тока вследствие наличия возбудителя.
Учитывая преимущества и недостатки обеих систем, электрифи-
кация армий идет все же в основном на переменном токе. Решаю-
щее значение приобретает вопрос о стандартизации армейских уста-
новок с общегражданскими, учитывая, что при использовании
энергии местных станций установки и электрифицированные аппа-
раты частей наиболее просто, быстро и удобно могут приключаться
к общегосударственным распределительным сетям. Существенное
значение приобретает и уменьшение веса проводов и возможность
передачи энергии на большое расстояние при наличии станций боль-
ших мощностей.
В отдельных случаях для специальных целей (прожекторы, за-
рядка аккумуляторов и осветительные установки небольшой мощ-
ности) наиболее целесообразно применять подвижные станции по-
стоянного тока. Здесь, помимо специальных условий, сказываются
и преимущества установок постоянного тока: легкость, меньшая
стоимость, лучшее использование установленной мощности генерато-
ров, наличие в производстве генераторов малой мощности и отсут-
ствие необходимости в резервировании общегражданских установок
вследствие малой мощности данного класса подвижных станций.
В некоторых случаях возможно применение для подвижных
станций генераторов постоянно-переменного тока, позволяющих
получить от одной и той же машины и постоянный ток с коллек-
тора и переменный — с колец. Естественно, что здесь используются
преимущества обеих систем. Однако такие установки имеют ряд
недостатков: а) нестандартность напряжения с какой-либо стороны
308
вследствие определенного соотношения между напряжением постоян-
ного и переменного тока; б) сложность установки в эксплоатации;
в) большой вес.
112. Тактико-технические данные подвижных электрических
станций
Современные подвижные станции в целом имеют следующие
основные данные: 1) подвижность и маневренность, допускающие
быструю переброску станции из одного пункта в другой средствами
самой станции; 2) надежность работы и постоянная готовность стан-
ции к действию; 3) быстрота развертывания; 4) однотипность рода
тока, напряжения и частоты с гражданскими промышленными и
сельскохозяйственными установками данной страны.
Переносные и вьючные станции приспособляются для переброски
на любом виде транспорта на дальние расстояния в любых атмо-
сферных условиях, а на короткие — переносятся людьми или пере-
возятся вьючными животными.
6 5 4 3 2 1
Рис. 315. Общий вид зарядно-осветительной станции конной тяги в походном
положении:
1— агрегатная повозка; 2—повозка с бочкой для бензина; 3 — линейная повозка;
i — ламповая повозка; 5 — запасная повозка; 6 — шестовая повозка
Нагрузка на человека дается не более 25 кг при переноске груза
на руках, 50 кг — при переноске на носилках и 80 кг — при пере-
возке в тачках. Нагрузка на спине лошади должна быть не более
80—НО кг, распределяя треть груза сверху и две трети по бокам.
Эти данные определяют число единиц для переноски или перевозки
всей станции. Например, французский вьючный агрегат мощностью
3,2 кет перевозится в трех вьюках. Для повышения проходимости
тележек удельное давление колес на грунт должно находиться в
пределах 0,5—2 кг)см2. Для лыжного хода удельное давление
должно быть порядка 0,02 кг/см2.
Конная тяга для подвижных станций (рис. 315) в настоящее
время применяется редко. Нагрузка на одну лошадь не должна пре-
вышать 300—330 кг. Скорость движения конных станций по шос-
сейной дороге при движении шагом—4—5 км)час и при движении
переменным аллюром—6—8 км) час.
Наиболее распространенный вид транспорта для подвижных элек-
трических станций — автомобильный. Имеются автомобильные элек-
тростанции с агрегатом, помещенным в кузове машины (рис. 312)
или на особой прицепке (рис. 316); первый вариант станции отли-
чается большей проходимостью.
Тракторные электрические станции, применяющиеся для механи-
зации сельскохозяйственных процессов, используются в случае необ-
ходимости для военных целей. Любой трактор можно рассматривать
309
как тягач для подвижной станции, имущество которой улож:ено
в тракторных прицепках или в кузове трактора, и как первичный
двигатель для получения электрической энергии. В последнем слу-
чае возможны два варианта установки: 1) электрический генератор
посажен жестко на шасси трактора и приводится в движение при
помощи карданного вала; 2) электрический генератор монтирован
на специальной тележке, снабжен шкивом, и соединение генератора
с двигателем трактора осуществлено при помощи ременной передачи.
Проходимость и скорость движения автомобильных и трактор-
ных установок определяются маркой автомобиля или трактора.
Рис. 316. Подвижная автомобильная станция с агрегатом на прицепке:
2 — четырехтактный бензиновый двигатель; 2 — радиатор; 3 — электрический
генератор; 4 — щиток моториста; 5 — распределительное устройство; 6 — ре-
гулятор напряжения; 7—бак для бензина; 8 — рама; 9 — рессора; 10 — домкрат
для выравнивания и устойчивости агрегата
Железнодорожные подвижные электрические станции монтиру-
ются двух вариантов: самодвижущиеся, когда первичный двигатель
работает для передвижения состава и для вращения электрического
генератора, и несамодвижущиеся, когда агрегат станции и все иму-
щество установлены в крытых вагонах. Самодвижущиеся станции
отличаются большей подвижностью и маневренностью.
Под надежностью работы станции понимается способность ее
к длительной устойчивой работе без поломок и значительных изно-
сов трущихся поверхностей. Надежность работы характеризуется:
продолжительностью непрерывной работы, устойчивостью работы,
возможностью перегрузки и сроком службы.
Продолжительность непрерывной работы подвижной станции
колеблется от 8 до 24 час. в сутки. Чтобы обеспечить длительную
работу станции, требуются приспособления для доливки топлива и
смазки во время работы агрегата. Продолжительность работы агре-
гата станции с имеющимся запасом горючего колеблется от 6 до
12 час., продолжительность работы с запасом масла в картере дви-
гателя без подливания свежего — от 8 до 30 час. При редукторных
310
соединениях двигателя и генератора продолжительность его работы
без подливания масла в редуктор определяется в 10 час. На эти
часы работы и рассчитываются расходные и запасные баки для го-
рючих и смазочных материалов.
Неравномерность хода агрегата не должна превышать 1/100. Для
устойчивой работы станции требуются:
1) снабжение первичного двигателя агрегата станции надежным
и быстродействующим регулятором, который должен поддерживать
постоянное число оборотов мотора;
2) снабжение генератора станции надежным быстродействующим
автоматическим регулятором напряжения;
* 3) простая и ясная схема распределительного устройства агрегата,
обеспечение наблюдения моториста за исправностью смазки, регу-
лировки и надежно работающая аппаратура;
4) правильный выбор и расположение предохранителей в пита-
тельной и распределительной сетях;
5) наличие питательных и распределительных сетей специальной
конструкции.
Под перегрузкой следует понимать максимальную кратковремен-
ную мощность, которую двигатель способен развивать. Например,
если четырехтактный двигатель внутреннего сгорания дает полез-
ную мощность в 24 л. с. при 1 500 об/мин. и продолжительной
работе, а кратковременная мощность, развиваемая мотором при
1 500 об/мин., достигает 31,5 л. с., то перегрузочная способность —
30%. Электрические генераторы выдерживают в нагретом состоянии
кратковременные перегрузки, соответствующие 50% номинального
тока, в течение 2 мин. без повреждения и остаточных деформаций.
Нечувствительность к тряске обеспечивается: 1) выбором специаль-
ных измерительных приборов; 2) хорошим закреплением всего иму-
щества и особенно бьющихся частей — осветительной арматуры, ламп
и пр.; 3) наличием укладочных ящиков для электроинструмента;
4) снабжением контргайками, шплинтами или нажимными шайбами
всех отвертывающихся частей.
Быстрота развертывания, пуск в ход, свертывание и удобство
обслуживания станции определяются: 1) выбором типа первичного
двигателя; 2) конструкцией генератора и распределительного устрой-
ства; 3) конструкцией питательной и распределительной сетей.
Двигатель должен не только надежно работать, но и иметь
наименьшие вес и габариты, быть простым по конструкции и в обслу-
живании, приспособлен к быстрому пуску в ход, экономичен в работе.
Простота конструкции позволяет иметь минимальное количество
малоквалифицированного персонала. Обычно для эксплоатации дви-
гателя станции достаточно 1—2 человек; в это число входит шофёр,
если станция автомобильного типа. Под простотой конструкции и
обслуживания следует понимать: 1) удачное расположение частей,
облегчающее доступ к ним и удобство чистки, сборки и разборки;
2) взаимозаменяемость частей; 3) стандартность мелких деталей (болты,
гайки, гаечные ключи, шайбы и пр.); 4) безопасность обслуживания.
Быстрота пуска в ход и постоянная готовность к действию
имеют важнейшее значение для подвижных станций; при выборе
двигателя это один из решающих моментов. Двигатель должен
311
легко запускаться и принимать полную нагрузку. В летнее время
или зимой в теплом помещении двигатель должен запускаться
в течение не более 3 мин.
Экономичность работы двигателя определяется: 1) расходом
топлива на 1 л. с. ч.; 2) зависимостью расхода топлива на 1 л. с. ч.
от загрузки; 3) расходом смазочных материалов; 4) расходом вспо-
могательных материалов (обтирка и пр.); 5) расходом воды; 6) ре-
монтом двигателя; 7) содержанием персонала.
Исходя из указанных требований, в настоящее время для по-
движных электрических станций средней мощности используется
обычно бензиновый четырехтактный двигатель. Для получения
необходимого коэфициента неравномерности хода применяется
обычно четырехцилиндровый двигатель. Тактические требования
и надежность работы заставляют отдать предпочтение агрегату
с собственным независимым первичным двигателем.
Генераторы изготовляются: 1) наименьшего веса, чему благо-
приятствует повышенное использование активных материалов (железа
и меди), а также применение электросварки; 2) с усиленной про-
тивосыростной изоляцией, если предполагается работа на открытом
воздухе; 3) для машин переменного тока, для моторной нагрузки с по-
вторно кратковременным режимом и частотой пуска до 50 раз в час.
Распределительное устройство подвижных электрических стан-
ций удовлетворяет следующим основным требованиям: 1) мини-
мальные габариты и вес; 2) устойчивость всей аппаратуры против
тряски; 3) противопожарная безопасность; 4) удобное расположение
аппаратов и проводов; 5) доступность ко всем присоединениям
и видимость проходных и поддерживающих изоляторов; 6) легкий
и безопасный осмотр и смена всех частей установки; 7) целесо-
образность монтажа аппаратуры и стандартность частей; 8) удобное
присоединение потребителей с двух сторон агрегата; 9) красивое
и тщательное выполнение всех деталей конструкции.
Быстрота развертывания станций зависит от типа и качества
распределительной и питательной сетей. Конструкции полевых сетей
должны удовлетворять следующим требованиям: 1) легкость и бы-
строта развертывания и свертывания; 2) прочность материалов,
выдерживающих повторные снятие и установку; 3) небольшой вес
элементов сетей; 4) малозаметность сетевых устройств; 5) легкость
обслуживания при минимальной команде; 6) независимость от
условий погоды и местности; 7) удобство отыскания неисправностей;
8) возможность легко удлинить или укоротить линии и быстро
присоединить потребителей; 9) отсутствие громоздких вспомогатель-
ных приспособлений при работе с деталями сетей,
Быстрота развертывания и свертывания обеспечивается выпол-
нением конструкций, исключающих пайку проводов, установку
всякого рода роликов при внутренней проводке, зарядку арматуры.
Все вспомогательные процессы (зарядка патронов, монтаж деталей
штепсельных соединений, наконечников) производятся заранее.
На месте установки осуществляется только сборка готовых отдель-
ных деталей. Для уменьшения веса применяются высококачествен-
ные проводники и изоляционные материалы. Чтобы сделать сеть
на местности малозаметной, применяют кабель.
312
Быстрота и удобство отыскания неисправностей особенно важны
в боевой обстановке, когда нет времени для сложных измерений.
С этой точки зрения большие удобства представляют воздушные
линии сильного тока, где повреждения питательной сети обычно-
находятся и исправляются в несколько минут.
Необходимость легкого удлинения -и. укорачивания линий и
быстрого присоединения потребите.тагообъясняется подвижностью*
самих потребителей электрической энергиж;г(даредвигающиеся меха-
низмы, перемещаемые к месту работы све^овыеоприборы и инстру-
мент). Кроме того, практика развертывания ’.станций показывает,,
что в первую очередь обору дуктвс^б'дааАЭ^дознаиболее важных
объекта (штаб, командный пункт^щг.-запускается агрегат, а затем?
постепенно включаются и остальные потребители. Конструкция-
всех деталей должна допускать подобную операцию.
Необходимость работы в разное время суток, в частности ночью,
требует простых (негромоздких) вспомогательных приспособлений при.
развертывании и свертывании деталей сетевых установок; желательно
работать непосредственно на земле—без лестниц, стремянок и пр.
Питательные и распределительные сети, а также их отдельные
детали изготовляются таким образом, что наравне с тактическими,
требованиями учитываются и технические условия: хорошая прово-
димость, отличная изоляция, невозможность коротких замыканий,
прочность, гибкость проводов, легкость ремонта, безопасность об-
служивания. Хорошая электрическая проводимость сети осущест-
вляется применением медных проводов.
Для сетей подвижных станций допускается падение напряже-
ния в 10%; исходя из этой цифры и зная радиус действия, произ-
водят электрический расчет проводов и кабелей.
Отличные изоляционные свойства питательных и распредели-
тельных сетей подвижных станций дают соответствующие изоля-
торы для воздушных линий и вполне надежные в изоляционном
отношении полевые проводники для кабельных сетей. Для воз-
душных шестовых линий сильного тока употребляются специаль-
ные эбонитовые изоляторы.
От коротких замыканий станция предохраняется:
1) конструкцией разборных сетей с системой предохранителей
в различных соединительных коробках и муфтах;
2) высоким качеством элементов сети;
3) правильным расположением голых проводов для воздушных
линий.
Прочность сетей обеспечивается:
1) надлежащим выбором сечения проводов, при котором исклю-
чается возможность чрезмерного их нагревания, но в то же время:
гарантируется достаточная их механическая прочность;
2) хорошим качеством литья соединительных и распределитель-
ных коробок для кабельных линий;
3) надлежащим сортом дерева для шестов и других деревянных
деталей воздушной линии.
Гибкость — необходимое качество проводов в полевых условиях.
Для воздушных шестовых линий с этой целью применяют мягкую»
отожженную медную проволоку. Для кабельных линий медные жилы
313
делаются из большого числа отдельных тонких мягко отожжен-
ных проволок. Эластичность кабелей достигается еще применением
нескольких слоев специальных резиновых составов для изоляцион-
ных покровов; верхний слон сделан из водонепроницаемой, стойкой
.к температурным изменениям и упругой вулканизированной резины,
Легкость ремонта обеспечивается для воздушных линий возмож-
ностью быстрой сменвыйесто® при необходимости, подтягиванием
проводов в случав дадйчжв к -мягком грунте оттяжных кольев и
замены разбитых изоляторов.
Кабельные линии ремонтируются при помощи изоляционной
ленты. Для мелкого; ремонта установочного имущества в монтерских
сумках имеется расхвдиыи материал: наконечники, тиноль, свечи и
изоляционная лента.
Провода шестовых линий Ир» переходах через дороги и про-
езжие места укрепляются на придорожных шестах высотой до 6,5 м.
Это вполне обспечивает допустимые по нормам расстояния от линии
до земли и безопасность проезда. В целях безопасности обслужи-
вания распределительные коробки в кабельных сетях снабжаются
приспособлением (винтом) для устройства защитного заземления;
каждая распределительная коробка заземляется отдельно; в качестве,
заземления применяется железный стержень. В целях маскировки
агрегат станции располагается в закрытых помещениях или под
съемным каркасом, которым снабжается транспортная единица, вхо-
дящая в состав станции. Питательные сети в целях маскировки из-
готовляются кабельного типа.
Современные конструкции гибких шланговых кабелей позволяют
прокладывать их для длительной эксплоатации непосредственно по
земле или по местным предметам, приспосабливаясь наилучшим об-
разом к местности.
Светомаскировка при электрическом освещении внутренних по-
мещений достигается включением в комплект станции глубоких
абажуров типа «Альфа». В целях светомаскировки при освещении
военно-инженерных работ, кроме применения рациональных арматур,
предусматривается централизованное выключение всех ламп наруж-
ного освещения рубильником распределительного устройства агрегата;
рубильники осветительной нагрузки монтируются отдельно от силовых.
Для уменьшения звуковой демаскировки агрегата вследствие
шума выхлопа мотора применяются глушители. Встречаются кон-
струкции агрегатов станции с двумя глушителями, которые могут
включаться последовательно.
При правильной регулировке и наблюдении за мотором не
должно быть дыма от первичных бензиновых двигателей, демас-
кирующего станции.
113. Классификация подвижных электрических станций
При классификации подвижных электрических станций можно
руководствоваться следующими соображениями: во-первых, можно
рассматривать подвижные станции как установки, имеющие опре-
деленное назначение — зарядка аккумуляторов, электрическое осве-
щение, силовая нагрузка и т. д.; во-вторых, классификация может
314
быть произведена на основании признаков, характеризующих такти-
ческие и технические свойства станции — подвижность, род тока,
использование разного рода двигателей и пр., и, в-третьих, по типу
применяемых питательных и распределительных сетей.
Классификация подвижных электрических станций по назначению
приведена в таблице XXXV.
Таблица XXXV
Классификация подвижных станций по назначению
•М по порядку Наименование станций Назначение станций
1 Зарядные Зарядка аккумуляторов механизированных ча- стей, в электротехнических частях и частях связи Зарядка аккумуляторов, как по п. 1, аккумуля- торов фонарных и пр. в стрелковых частях. Осве- щение штабов и командных пунктов
2 Зарядно-осветитель- ные
3 Осветительные Освещение специальных формирований, инже- нерных работ, аэродромов и пр.
4 Силовые Электрификация разного рода работ при по- мощи электроинструмента, подвижных и специ- альных электродвигателей
5 Специальные Прожекторы, маяки, сигнализация, сварка и пр.
6 Аварийные Замена разрушенных стационарных станций. Временные установки при крупном строитель- стве
Подвижность станций и проходимость их определяются в основ-
ном транспортными характеристиками. По способу передвижения
различаются станции:
1) переносные (рис. 317);
2) 'вьючные (рис. 318);
3) * конные (риС. 315);
4) автомобильные (рис.
312); 5) тракторные
(рис. 314); 6) железно-
дорожные и 7) водные
(паромы, пароходыи пр.).
Двигатель транс-
портной единицы (авто-
мобиля, трактора) может
быть использован не
только для приведения
ее в движение, но и
для работы на останов-
ке в качестве первич-
ного двигателя. Отсю-
да намечаются два
класса станций: 1) с соб-
Рис. 317. Переносная станция:
1 — бензиновый двигатель с воздушным охлаждением;
2 — электрический генератор переменного тока;
3 — бак для бензина; 4—ручки для переноса агрегата;
5 — система из труб, предохраняющая агрегат от ме-
ханических повреждений
ственным первичным
двигателем агрегата (рис. 312) и 2) с использованием в качестве
первичного двигателя двигателя транспорта, на котором перевозится
все имущество станции (рис. 310).
315
a
Рис. 318. Вьючная станция:
а — агрегат в собранном виде; <5 — перевозка двигателя; в — перевозка генератора;
г — перевозка радиатора и бензобака; д — перевозка тележки
В первом случае транспортная единица оборудуется для пере-
возки имущества на ее шасси (в кузове) или в качестве тягача, а
имущество укладывается в специальных прицепках (рис. 314). Обо-
рудование транспортной единицы для перевозки имущества станций
может быть: 1) постоянным, приспособленным к данной станции
(рис. 319), или 2) съемным, приспособленным для перевозки на
любой транспортной единице.
В зависимости от применяемого первичного двигателя могут
быть подвижные станции с моторами: 1) бензиновым, 2) керосино-
вым, 3) нефтяным. Двигатель может снабжаться газогенераторной
группой. Возможно применение паровых установок, а также исполь-
зование силы ветра и воды (ветросиловые установки и, гидро-
станции).
Рис. 319. Подвижная станция типа АЭС-1 с шестовой сетью:
1 — агрегат мощностью 3 кет при напряжении 120 в; 2— шесты; 3 — брезентовый верх
кузова в свернутом положении; 4 — бидон для бензина
Генератор подвижной электрической станции определяет род
тока станции: 1) постоянного тока, 2) переменного тока — однофаз-
ного и трехфазного и 3) постоянного и переменного тока в одной
машине.
Агрегат станции может давать электрическую энергию на ходу
станции или только при остановке.
По способу соединения генератора с двигателем различаются
три группы: непосредственное соединение на одном валу, гибкая
передача и редукторное соединение.
По типу применяемых питательных и распределительных сетей
различают станции с воздушной проводкой (рис. 319), в частности
с шестовой сетью, и с кабельными линиями (рис. 311).
Снабжение войск электрической энергией, кроме подвижных
станций, может производиться, как указано выше, от местных стан-
ций и линий передач высокого напряжения при помощи подвижных
трансформаторных подстанций; могут быть использованы аккуму-
ляторные установки. Следовательно, все подвижные источники
электрической энергии могут быть разделены на три группы: 1) стан-
ции, 2) трансформаторные подстанции, 3) аккумуляторные установки.
31Т
114. Первичные двигатели подвижных электрических
станций
Все первичные двигатели подвижных электрических станций
можно разделить на две группы: 1) специально спроектированные и
построенные для условий стационарной длительной работы и
2) приспособленные для этих условий автомобильные или трак-
Рис. 320. Внешняя характеристика двигателей Л-6/2 и Л-6:
I — двигатель Л-6/2; II — двигатель Л-6
торные двигатели. К числу первых относятся бензиновые двигатели
типа Л и ЛД. Во второй категории наибольшее распространение
имеет приспособление двигателей автомобильного типа ГАЗ и ЗИС.
Двигатели внутреннего сгорания типа Л представляют собой
быстроходные стационарные бензиновые четырехтактные моторы
простого действия с вертикальными цилиндрами. Шкала мощностей
двигателей — 3, 6 и 12 л с.
Двигатели мощностью 3, 6 и 12 л. с. модернизированы и имеют
увеличенный объем цилиндров и конструктивные изменения в от-
318
дельных узлах. Сравнивая (рис. 320), например, внешние характе-
ристики двигателей Л-6 и модернизированного Л-6/2, видим, что
при 2 200 об/мин. мощность двигателя Л-6 — 6 л. с., а двигателя.
Л-6/2—8 л. с. Следовательно, двигатели Л-6/2 и Л-12/2 имеют за-,
пас мощности. Двигатели относятся к бензиновым моторам неболь-
шого веса, небольших габаритов и повышенного сжатия (степень
сжатия около 5). Повышенная степень сжатия способствует эконо-
мичному использованию топлива и допускает применение обычного
эксплоатационного бензина с удельным весом 0,75.
Основные характеристики двигателей указаны в таблице XXXVL
Таблица XXXVI
Параметры двигателя Еди- ницы изме- рения Характеристика
п-з П-6 Л-6/2 Л-12 Л-12/2
Тип — Четырехтактный, вертикальный ста-
ционарный
Мощность Л. С. 3 6 62 12 122
Число цилиндров шт. 1 2 2 4 4
Диаметр цилиндров мм 60 60 65 60 65
Ход поршня ,, 90 90 90 90 90
Литраж • СЛ<3 254 508 597 1 016 1 194
Число оборотов об/мин. 2 200 2 200 2 200 2 200 2 200
Вес двигателя кг 80 105 НО 155 160
Габаритные размеры:
длина ММ 620 720/6051 755/6031 1 245 970.
ширина » 450 450 485 700 586
высота 735 765 780 1 090 950
Расход бензина на 1 л. с. ч. . г 360 360 360 360 350
Объем бензинового бака . . . л 4 7 12 27 24
Емкость системы охлаждения 5 7,5 7 14,3 13,2
Двигатель Л-3 (рис. 321 и 322) имеет клапанное распределение;
питание горючим происходит самотеком из расходного бака; выход
отработанных газов — через глушитель; регулировка числа оборо-
тов— автоматически при помощи центробежного регулятора; смазка —
разбрызгиванием; охлаждение — термосифонное; зажигание — от маг-
нето высокого напряжения; пуск — вручную при помощи пусковой,
рукоятки.
Цилиндр (/) двигателя отлит из специального чугуна; он укреп-
ляется помощью шпилек и гаек на верхней поверхности картера.
Отверстия, расположенные над распределительным валом, служат
направляющими для выпускного и впускного клапанов.
Поршень (2) двигателя сделан из мелкозернистого чугуна..
В верхней своей части поршень снабжен тремя уплотняющими
поршневыми кольцами, препятствующими прорыву газов в картер.
Поршень прикрепляется к шатуну при помощи плавающего пальца
1 Числитель — с заводной рукояткой, знаменатель — без заводной руко-
ятки.
2 Указана номинальная мощность двигателя; действительная мощность.
Л-6/2—8 л. с., а Л-12/2—17 л. с.
319
дЗ), который свободно лежит поперек гнезда в верхней части го-
ловки поршня. Палец имеет по бокам бронзовые пробки, предохра-
няющие зеркало цилиндра от повреждений.
Рис. 321. Продольный разрез двигателя типа Л-3:
--2 — поршень; 3 — поршневой палец; 4— шатун; 5— коленчатый вал; 6 — шариковые
подшипники; 9— маховик; 10 — бензиновый бак; 12— глушитель
Шатун своей верхней головкой присоединяется посредством
пальца к поршню, нижней головкой — к коленчатому валу (5), об-
хватывая его цапфу. Шатун — стальной, штампованный, двутавро-
вого сечения, с бронзовой втулкой, имеет нижнюю головку, залитую
Забитом.'Крышки шатуна закреплены на двух болтах.
320
Коленчатый вал заключен в картер и своими цапфами лежит на
двух шариковых подшипниках (6), установленных в стенках кар-
тера. Коленчатый -вал снабжен противовесами. Картер (7) стацио-
нарного типа, отлит из чугуна.
Рис. 322. Поперечный разрез двигателя типа Л-3:
1— цилиндр; 7 —картер; s—»центробежный регулятор; 11 — кар-
бюратор; 13— магнето; 14 — радиатор; 15— вентилятор
Распределительный механизм состоит из валика, составляющего
одно целое с кулачками. Распределительные шестерни помещаются
в коробке, находящейся спереди картера.
Электротехнические средства 321
Регулирование подачи смеси происходит посредством автомати-
ческого шарикового центробежного регулятора (<?). Действие регу-
лятора состоит в следующем. На распределительном валу имеется
коронка со вставленными в нее шариками, на которые надевается по-
движная коническая муфта. На подвижную муфту давит пружина.
При вращении шарики вследствие центробежной силы отходят от
центра и давят на подвижную муфту. Муфта связана с рычагом
дроссельной заслонки карбюратора. Движение муфты регулируется
нажатием пружины, упругость которой изменяется нажимной гайкой.
Навинчивание гайки увеличивает число оборотов, отвинчивание —
уменьшает.
Маховик (Р), отлитый из чугуна, находится между двигателем
и генератором постоянного тока. С наружной стороны картера он
насажен на выступающий конец коленчатого вала. Диаметр махо-
вика — 275 мм.
Масляный насос, приводимый в действие от коленчатого вала,
качает масло из картера в специальное корытце. Корытце подве-
шено в картере двигателя так, что черпак шатуна черпает масло и
оно частично проходит в шатунный подшипник. От разбрызгивания
масло попадает на окружающие стенки и на шариковые коренные
подшипники. Брызги масла смазывают палец шатуна. Отработанное
масло, стекая на дно картера, проходит через фильтр и снова на-
сосом накачивается в корытце. Распределительные шестерни и под-
шипники валиков смазываются от попадания разбрызгиваемого
масла в окно перегородки. Нормальный уровень масла определяется
стержнем, опускаемым в боковое отверстие; масло должно быть
между двумя рисками стержня.
Двигатель Л-3 работает на бензине второго сорта. Смесь горю-
чего и распределение происходят следующим образом. Бензин посту-
пает из бака (10) при открытом кране самотеком в карбюратор (11)
системы «Солеке». Поступающий бензин разбрызгивается через жик-
лер в самой узкой части смесительной камеры, где струя воздуха
проходит с наибольшей скоростью. Регулирование количества смеси,
поступающей в цилиндр, производится посредством дроссельной
заслонки, расположенной в горизонтальной части трубопровода
карбюратора, действующей от центробежного регулятора. После
образования смеси в карбюраторе она поступает в цилиндр через
всасывающий клапан; после взрыва смеси и рабочего такта отрабо-
танный газ выталкивается из цилиндра обратным ходом поршня
через выпускной клапан и выхлопную трубу и далее через глуши-
тель (12) наружу. Всасывающий и выхлопной клапаны действуют
принудительно от толкателей, помощью кулачков распределительного
вала. Воспламенение смеси происходит в сжатом состоянии в конце
хода поршня электрическим током от магнето (13) высокого напря-
жения при помощи запальной свечи. Ось якоря магнето приводится
во вращение посредством эластичной муфты. Магнето укрепляется
на специальной подставке.
Охлаждение двигателя водяное, термосифонное. Для охлаждения
циркулирующей воды, отводящей тепло от нагревающихся частей
двигателя, установлен пластинчатый радиатор (14), из которого вода
поступает в рубашку цилиндра снизу. Во время работы двигателя
322
вода нагревается и поступает из рубашки цилиндра верхним трубо-
проводом обратно в радиатор, где и охлаждается. Для усиле-
ния действия радиатора воздух, нагреваемый в его ячейках, про-
дувается двухлопастным вентилятором (75) с приводным ремнем
от шкива на маховике. Радиатор укреплен при помощи кронштейна
к картеру.
Двигатель Л-6,2 изображен на рис. 323 и 324. Оба цилиндра
двигателя в одной отливке образуют блок (7). Цилиндры, каналы
выпуска и всасывания окружены водяной рубашкой. Из трех
литых отверстий для клапанов среднее ведет к всасывающим,
а два крайних — к выпускным. Блок цилиндров нижним фланцем
прикрепляется к верхней плоскости картера при помощи четырех
шпилек и гаек. К блоку цилиндров через медно-асбестовую или
латунно-асбестовую прокладку прикрепляется головка блока. Форма
камеры сгорания вихревого типа приспособлена для получения
наибольшей литражной мощности при экономной затрате горю-
чего. Головка камеры отлита из цилиндрового чугуна плотного
строения.
У верхнего конца поршня (2) расположены три поршневых кольца;
к боковым стенкам его прилиты друг против друга бобышки; на
фаске паза нижнего кольца просверлен ряд отверстий, служащих
для отвода избыточного масла со стенки цилиндра. Два из них,
находящиеся в бобышках поршня, подводят смазку на концы
поршневого пальца.
Шатун (5) такой же конструкции, что у двигателя Л-3, сделан
из углеродистой стали, улучшенной термообработкой. Поршневой
палец (4) плавающего типа изготовляется из хромо-никелевой стали
и термически обрабатывается до высокой твердости. Коленчатый
вал (5) изготовляется из специальной хромистой стали и термически
обработан. Вращается он на двух шариковых подшипниках, укреп-
ленных крышками к блоку двигателя. Уравновешивание вращаю-
щихся и движущихся частей осуществляется противовесами, нахо-
дящимися на щеках коленчатого вала. На переднем конце вала
укреплена шестерня с храповиком, которая служит для заводки
двигателя в момент пуска и для передачи вращения шестерне маг-
нето (6) и кулачковому валику. На противоположном конце гайка
(маслогон), закрепляющая задний шариковый подшипник, имеет на-
значение, кроме затяжки подшипника, предотвратить пропуск масла
вдоль выходящего из картера конца коленчатого вала. На конце
вала укреплен статически выбалансированный чугунный маховик (7)
диаметром 275 мм.
Двигатель имеет два картера — верхний и нижний, — отлитые
из стандартного чугуна. Кроме того, распределительный картер,
укрепляемый на передней стенке верхнего картера, служит кожухом
для шестерен распределения и регулятора.
Распределение у двигателя—клапанное. Клапаны (70)— одно-
сторонние. Каждый цилиндр имеет один всасывающий и один вы-
хлопной клапан. Клапаны действуют принудительно от толкателей,
приводимых в действие кулачковым валом. Толкатели — тарель-
чатого типа, сидят в чугунных направляющих. На верхнем конце
толкателей имеются болтики с находящимися под ними гаечками.
21*
323
Рис. 323. Общий вид двигателя типа Л-6/2:
1 — блок цилиндров; 6 — магнето; 8 — верхний картер: 9 — нижний картер;
11 — карбюратор; 12 — радиатор; 13 — вентилятор
Всасывающий клапан изготовляется из хромистой стали и имеет
метку «вс», а выпускной — из сильхрома и снабжен меткой «вып»
или «в»; на тарелках точками или цифрой указывается номер
седла клапана. Цифры ставятся и на блоке против соответствующего
седла.
Рас. 324. Продольный разрез двигателя типа Л-6/2:
2 — поршень; J— шатун; 4— поршневой палец; 5 — коленчатый вал; 7 — маховик;
10 — клапан; 14 — пусковая рукоятка
Диаграмма распределения двигателей Л-6 и Л-6/2 приведена на
рис. 325. Максимальные зазоры между толкателями и клапанами
должны быть: у выпускного клапана — 0,2 мм и у всасывающего —
0,3 мм. Регулировка зазора производится путем ввинчивания или
вывинчивания болтика толкателя, который затем закрепляется имею-
щейся под ним гаечкой.
Система подачи топлива у двигателя такая же, как у Л-3. Для
нормальной подачи бензина самотеком необходимо, чтобы топливный
325
бак был расположен выше карбюратора (11) не менее чем на
150—200 мм. Топливный бак соединяется с карбюратором бензо-
проводом, который для гибкости имеет два-три витка, диаметром
60—65 мм. Для предупреждения загрязнения бензопровода карбю-
Рис. 325. Диаграмма распределения дви
гателей типов Л-6 и Л-6/2
ратора внизу топливного бака
имеется грязевик. Для предупре-
ждения попадания (крупных)
частичек пыли, засасываемых
вместе с воздухом, двигатель
Л-6/2 снабжен воздушным фи-
льтром, схема которого приведе-
на на рис. 326. Работа фильтра
основана на завихривании струи
всасываемого воздуха. Частицы
пыли при ударе о встретившуюся
на пути конусную перегородку
выпадают из струн воздуха, ко-
торый, получив вращательное
движение при проходе через
наклонно поставленные направ-
ляющие, продолжает свой путь
к карбюратору. Частицы пыли,
подведенные тем же вихревым
течением воздуха к щели на
боковой стенке фильтра, вы-
падают через нее наружу; поэтому при закреплении фильтра на
всасывающем отводе карбюратора необходимо наблюдать за тем,
чтобы щель была всегда расположена внизу.
Смазка — разбрызгиванием, как и у двигателя Л-3. Для заливки
картера рекомендуется употреблять автол марки № 8Т или 10.
Объем заливаемого масла при верхнем уровне — 2,25 л. План смазки
двигателя указан на рис. 327.
Для смазки подшипников венти-
лятора может быть употреблен
тавот или солидол Л. Шестерни и
регулятор, находящиеся в распре-
делительномкартере, смазывают-
ся брызгами, проходящими че-
рез отверстия в переднем под-
шипнике кулачкового валика.
Подобным же образом смазы-
ваются и шариковые подшип-
ники промежуточной шестерни.
Брызги масла, попавшие в кар-
Рис. 326. Схема фильтра для воздуха
ман кронштейна, отводятся на
рабочие поверхности через сверления в валике. Для удержания
масла в распределительном картере на определенном уровне в нем
имеется литое ребро. Смазка подшипников кулачкового валика,
коленчатого вала, толкателей и направляющих клапанов осущест-
вляется масляной пылью, образующейся во время работы в верхнем
и нижнем картерах.
326
Охлаждение двигателя — водяное, термосифонное, при помощи
сотового радиатора (12), укрепленного на кронштейне к верхнему
картеру двигателя; емкость системы охлаждения — около 7 л. К гор-
ловине внутри верхнего бачка подведен конец контрольной трубки;
другой конец кончается у верхней плиты кронштейна радиатора.
При чрезмерном наполнении вода через эту трубку выливается
наружу. В случае закипания воды давление в радиаторе вследствие
наличия этой трубки не может повыситься настолько, чтобы по-
вредить радиатор. В радиаторах типа ГАЗ контрольной трубки не
имеется. Предохранение от чрезмерного повышения давления осу-
ществляется специальной конструкцией крышки. Для повышения
Маслоуказа толь
При вставленной в отверстие
маслоуказателя трубке
наполнение картера произво-
дить здесь,а не через сапун.
Сапун.
Перед запуском
двигателя залить
50-70 см масла
через сапун.
Таеотница-вентилятор.
Наполнять тавотнику
по море необходимости.
При ежедневной работе
подвертывать крышку
на оборота до
запуска двигателя.
Спускная пробка нижнего картера
Отработавшее масло у нового
двигателя спускать через 25 часов
Впоследствии спуск масло может
производиться через 80'100 часов.
Вместе со спуском масла производить
очистку картера.
Об'ем заливаемого масла в нижний
картер 2,25 литра
Рис. 327. План смазки частей двигателя типа Л-6/2
эффективности охлаждения двигателя радиатор снабжен двухлопаст-
ным вентилятором (13), крыльчатка которого для жесткости имеет
продольное выштампованное ребро. Вентилятор приводится во вра-
щение ремнем от шкива, отлитого вместе с маховиком. Крыльчатка
укреплена болтами на шкиве вентилятора посредством чашечки-под-
кладки, приваренной электросваркой. Вентилятор вращается на шари-
ковых подшипниках, плотно сидящих на валике, закрепленном в
кронштейне. Для смазки шариковых подшипников служит тавот-
ница, или, если ее нет, смазка в шкивке производится тавотом,
предварительно заложенным при сборке.
Зажигание в двигателе Л-6/2 происходит от магнето высокого
напряжения. Магнето установлено с левой стороны распределитель-
ного картера на специальной цилиндрической площадке, имеющей
радиус поверхности в 50 мм. Якорь магнето вращается шестерен-
кой, надетой на конус конца вала якоря и закрепленной гайкой.
Направление вращения — по часовой стрелке, если смотреть со
стороны привода.
327
20 19 18 17 16 15 12 М
Рис. 328. Шариковый регулятор двигателя типа Л-6/2:
1— палец шаровой к рычагу; 2 — рычаг; 3— пружина к рычагу; 4—фла-
нец; 5 — кронштейн пружины рычага; 6 — муфта подвижная; 7— валике
вилкой; $— штифт к шестерне; 9— муфта упорная; 10 — штифт к втулке; 11 —
гайка регулировочная; 12 — пружина регулятора; 13— болт распределительной
шестерни; 14— контргайка; 15 — шайба упорная; 16 — втулка направляющая;
17— шарик упорной муфты; 18— кольцо предохранительное; 19 — шарик ба-
лансирный; 20— шестерня на распределительный валик
Рис. 329. Балансирный регулятор:
1 — толкатель; 2— ведущий палец; 3—балансир; 4 — пружина; 5 — кронштейн;
6 — ось балансира; 7 — рычаг; 8 — крышка; 9 — прокладка; 10 — винт; 11 — шайба
Гровера; 12 — валик; 13 — рычажок; 14— шарик; 15 — регулировочный болт;
16— упорное кольцо (внутреннее); 17— болт; 18 — шайба Гровера; 19 — упорное
кольцо (наружное); 20— шариковый подшипник; 21 — корпус; 22 — пружина;
23 — шестерня
-------------1--------------------445-
Продольный разрез двигателя Л-1212
/25-------- 125-------
Поперечный разрез двигателя Л-1%/2
Рис. 330. Двигатель типа Л-12/2:
1-блок цилиндров; 2- коленчатый вал; 3 - шариковые подшипники; 4 - распределительный валик; 5 - клапан; 6 - поршень; 7 - поршневый палец; 8 - шатун; 9 - радиатор; 10 - вентилятор- п - венти-
ляторный ремень; 12 — маховик; 13 — карбюратор; 14 — глушитель
Электротехнические сродства
Назначение регулятора — поддерживать постоянное число обо-
ротов при разных нагрузках двигателя. Регулировка достигается
закрытием или открытием дроссельной заслонки карбюратора по-
средством связанной с ней системы рычагов. Принцип регулирова-
ния указан в описании двигателя Л-3.
Регулятор двигателя Л-6/2 центробежного типа приведен на
рис. 328. В некоторых выпусках двигателей Л-6/2 регулятор не-
много изменен: пружина к рычагу регулятора (3) заменена спиральной;,
предохранительное кольцо (18) видоизменением упорной муфты (9)
аннулировано. В некоторых случаях ставится регулятор повы-
шенной чувствительности, что достигается применением балан-
сиров, качающихся на осях в специальной головке (рис. 329).
Для удобства обслуживания группа регулятора смонтирована-
на крышке фланца распределительного картера и может быть
вынута после освобождения двух болтов. Головка регулятора
приводится во вращение штифтом, укрепленным в шестерне
кулачкового валика, и там же центруется в соответствующей:
выточке. Другой конец головки — валик — вращается в шариковом,
подшипнике, размещенном во фланце распределительного картера.
Внутри валика имеется стержень, на который действуют концы
балансиров.
Для уравновешивания центробежных сил, появляющихся при
работе и передаваемых стержнем, там же внутри валика размещена
пружина, регулируемая гайкой. Конец стержня, проходящий через-
нее, имеет шарик, дающий соприкосновение в одной точке с ры-
чажком валика регулятора при нажатии на последний. На конце
валика с правой стороны укреплен рычажок к поводку. Далее
схема передачи к дросселю остается прежней. Для откидывания
при работе в прежнее положение рычажка регулятора на валике
его надета спиральная пружина, своим концом упирающаяся
в жестяную крышку фланца картера. Регулировка пружины совер-
шается специальным ключом — поворачиванием гайки в конце
валика. Все регулируемые части регулятора при работе двигателя-
закрыты.
Пуск в ход двигателя производится вручную при помощи спе-
циальной рукоятки (14) (рис. 324).
Двигатель Л-6 отличается от Л-6/2 уменьшенным объемом
цилиндров и конструктивным изменением в цилиндровом блоке
(блок отлит вместе с верхней половиной картера), укороченным,
поршнем, с поршневым пальцем меньшего диаметра, несколько иной,
конструкцией толкателей, регулятора и вентилятора.
Двигатели Л-12/2 (рис. 330) и Л-12 отличаются от описан-
ных Л-6/2 и Л-6 числом цилиндров (четыре — по два в одной,
отливке). Коленчатый вал (2) сидит на трех шариковых подшипни-
ках (3); распределительный валик (4) с кулачками имеет также три
опоры. Четырехлопастный вентилятор (10) радиатора (9) приводится
в движение ремнем (11) трапецеидального сечения от шкива на
маховике (12). Масло для смазки наливается непосредственно в кар-
тер двигателя через трубку маслоуказателя до верхнего уровня
(в количестве 4,4 л). Внешняя характеристика двигателя Л-12/2:
указана на рис. 331.
329
Рис. 331. Внешняя характеристика двигателя типа Л-12/2
Двигатели типа ЛД-6 представляют собой двухтактные моторы
..легкого жидкого топлива (бензин), мощностью 6 л. с.
Двухтактные двигатели ЛД, будучи менее экономичны и менее
надежны, чем четырехтактные типа Л, более легки в производстве;
эти двигатели могут быть использованы в электроагрегатах вместо
двигателей типа Л, имея те же установочные габаритные размеры.
«Основные данные двигателей ЛД-6 приведены в таблице XXXVII.
Таблица XXXVII
Наименование характеристик Единица изме- рения Данные двигателей ЛД-6
Тип Двухтактный, вер-
тикальный
.Мощность Л. С. 6
Число цилиндров шт. 1
Диаметр мм 82
Ход поршня 82
.Литраж CMS 433
Число оборотов об/мин. 2 200
Вес двигателя (с водой) кг 90
Габаритные размеры:
длина мм 680
ширина 420
высота 645
.Расход бензина на 1 л. с. ч г 400-420
.Емкость бака для горючего кг 22
ёмкость системы охлаждения . л 7
330
Рис. 332. Поперечный разрез двигателя типа ЛД-6:
1 — поршень; 2 — всасывающее окно; з—свеча; 4—вы-
хлопное окно; 5 — продувочный канал; 6 — продувоч-
ное окно цилиндра; 7 — продувочное окно в поршне
под-
ци-
его
Принцип действия двигателя состоит в следующем (рис. 332).
Полный цикл работы (всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп)
осуществляется за два такта, т. е. за два хода поршня: вверх и вниз,
или за один оборот. При ходе поршня (7) вверх в кривошипной
камере создается разрежение; в конце этого хода поршень своим
нижним краем открывает всасывающие окна (2), и наружный
воздух под атмосферным
давлением через карбю-
ратор и всасывающую
трубу врывается в кар-
тер. Проходя через
карбюратор, он захва-
тывает из жиклера смесь
бензина с маслом, при-
чем масло распыляется,
а бензин испаряется и
смешивается в опреде-
ленной пропорции (в
среднем 1:15 по весу)
с воздухом; эта смесь
из распыленного масла,
паров бензина и воздуха
заполняет кривошипную
камеру, причем масло
идет на смазку корен-
ных и шатунных
шипников,
линдра,
колец и пальца. При
этом же ходе поршня
вверх под ним в ци-
линдре происходит сжа-
тие поступившей туда
ранее из кривошипной
камеры смеси из воз-
духа и паров бензина,
которая в конце этого
хода сжатия, с неко-
торым опережением (от
мертвой точки), воспламеняется от электрической искры в свече (3).
К моменту прихода поршня в верхнюю мертвую точку (в. м. т.) горение
распространяется на весь заряд сжатой рабочей смеси, и под влия-
нием расширяющихся газов поршень, пройдя верхнюю мертвую точку,
двигается вниз, совершая рабочий ход и в то же время сжимая
смесь воздуха и паров бензина в кривошипной камере. К концу
рабочего хода поршень своим верхним краем открывает выхлопные
(4) и вслед за ними продувочные окна; продукты сгорания под
влиянием остаточного давления выбрасываются через выхлопную
трубу и глушитель в атмосферу. Сжатая в кривошипной камере
свежая смесь через продувочный канал (5) и продувочные окна
в цилиндре (6) и поршне (7) врывается в цилиндр и благодаря
331
стенок
поршня,
20 до 43,5° поворота маховика до верхней
отражающему действию гребня поршня омывает и заполняет весь
цилиндр, способствуя окончательному удалению из него отработан-
ных газов (часть смеси при этом теряется через выхлопные окна).
После того как поршень пройдет нижнюю мертвую точку (н. м. т.)
и закроет продувочные выхлопные окна, цикл работы двигателя
повторяется, а именно: при ходе поршня вверх в картере происхо-
дит разрежение и всасывание, в цилиндре — сжатие и вспышка;
при ходе поршня вниз в картере происходит сжатие, в цилиндре —
рабочий ход, выхлоп и продувка. Маховик принимает на себя часть
излишней энергии в виде живой силы при ходе поршня вниз (ра-
бочий ход) и возвращает ее обратно при ходе поршня вверх.
Пуск в ход двигателя — от руки, заводной рукояткой.
Карбюратор «ГАЗ-Зенит» с диаметром выходного отверстия
30 мм. В карбюратор поступает самотеком смесь бензина с маслом:
10—7 частей масла и 90—93 части бензина, т. е. 1:9—1:13 (по
объему). Топливо — бензин 2-го сорта; масло — автол. Отдельно
смазываются: автолом—шестерни привода помпы и магнето; густой
смазкой (солидол, консталин) — два шариковых подшипника в.
шкиве вентилятора. Зажигание двигателей — от магнето высокого
напряжения; свечи с резьбой в 18 мм (желательно удлиненные и
для высоких температур). Охлаждение двигателя — водяное: радиа-
тор и центробежный насос. Регулировка— автоматическим центро-
бежным регулятором, действующим на дроссельную заслонку кар-
бюратора.
Фундаментная рама, картер, цилиндр, поршневые кольца (3 шт.),
маховик — чугунные; поршневой палец, шатун, коленчатый вал,
шестерни — стальные, цементированные; поршень — из медно-алюми-
ниевого сплава; подшипники коренные, вентилятора и поперечного
вала — шариковые; подшипники кривошипной шейки — из стальных
роликов размером 6\12 мм, катающихся без обоймы непосред-
ственно по цементированным поверхностям шейки и нижней шатун-
ной головки.
Степень неравномерности — 1/75. Степень сжатия — около 5;
объем камеры сжатия — около 80 см3; среднее эффективное давле-
ние (при 2 200 об/мин. и мощности 6—4 л. с.) — 3 кг на 1 см'1.
Двигатель ЛД-12 по своей конструкции напоминает спаренный
двигатель ЛД-6 — двухтактный, двухцилиндровый, с вертикально
расположенными цилиндрами (рис. 333). Мощность — 12 л. с.
В то время как в авиационных, мотоциклетных и некоторых
автомобильных двигателях охлаждение осуществляется быстрым
потоком воздуха, стационарные двигатели внутреннего сгорания
охлаждаются при помощи циркуляции воды в охладительных при-
способлениях. Однако в некоторых случаях, в целях облегчения
первичного двигателя, приходится и в стационарных условиях его
работы применять воздушное охлаждение (например двигатель
типа В-3 для передвижных электрических станций). Недостатки
двигателей с воздушным охлаждением: а) слабое охлаждение ввиду
малой теплоемкости и плохой теплопроводности воздуха; б) меньший
срок службы; в) специальные условия смазки (более вязкое масло).
Преимущества: 1) меньший вес; 2) независимость от наличия
воды.
332
Рис. 333. Двигатель типа ЛД-12:
1 — цилиндр: 2, - радиатор; 3—'Вентилятор; i свеча
Рис. 334. Двигатель типа В-3:
1 — цилиндр; 2 — ребра; 3 — карбюратор; 4 — магнето; 5 — свела
Для энергичного охлаждения цилиндра боковую поверхность
снабжают ребрами (рис. 334), что увеличивает поверхность, через
которую тепло передается воздуху; ток воздуха между ребрами
усиливается посредством вентилятора. Основные данные двигателя
В-3 приведены в таблице XXXVIII.
Таблица XXXVIII
Наименование характеристик
Единица
изме-
рения
Данные двигателя В-3
Тип..................................
Мощность.............................
Число цилиндров......................
Диаметр цилиндра.....................
Ход поршня...........................
Литраж ..............................
Число оборотов.......................
Вес двигателя.................... .
Габаритные размеры:
длина ...............................
ширина ........................
высота.........................
Топливо..............................
Смазка...............................
Зажигание............................
л. с.
шт.
мм
V
см?
об/мин.
кг
Четырехтактный, верти-
кальный
3
1
60
66
187
3 000
22
390
315
355
Бензин 2-го сорта
Разбрызгиванием под
давлением
Магнето высокого на-
пряжения
Для подвижных электрических станций средней мощности в
качестве первичных двигателей используют автомобильные моторы.
Основные доделки при приспособлении автомобильных двигате-
лей для подвижных станций заключаются в снабжении их регуля-
торами оборотов и в усилении системы охлаждения.
Условия эксплоатации вызывают необходимость установки таких
дополнительных приборов, как счетчик оборотов, позволяющий
следить мотористу за их постоянством, указатель уровня горючего
в баке, термометры для измерения температуры воды в радиаторах
и масла в картере и контрольная лампочка, загорающаяся только
при остановленном двигателе. Все указанные приборы монтируются
на щите управления, позволяя обслуживающему персоналу удобно
и надежно эксплоагировать установку.
Для подвижных станций используются обычно автомобильные
двигатели ГАЗ и ЗИС, основные данные которых указаны в
таблице XXXIX и на рис. 335 и 336. В таблице даны цифры для
двигателя, работающего в составе агрегата подвижной электриче-
ской станции.
Продолжительная работа двигателей ГАЗ (мощностью 24 л. с.)
и ЗИС-5 (48—50 л, с.) (мощность, потребная для обеспечения
работы генератора с учетом его к. п. д. и потерь в соединитель-
ном приспособлении) обеспечивается сменой охлаждающей системы,
334
Рис. 335. Кривые мотора ГАЗ модели А А:
$ __мощность; — вращающий момент; Q — расход горючего в чае; д— удельный
6 расход горючего в зависимости от числа оборотов
Таблица XXXIX
Характеристика Единица измере- ния Данные двигателей
ГАЗ зис
Модель — АА | ЗИС-5
Тип — Четырехтактный, вертикальный
Число цилиндров . . . ШТ. 4 6
Дисметр цилиндра . . . ММ 98,5 101,6
Ход поршня 108 114,3
Литраж л 3,28 5,55
Степень сжатия .... Максимальная мощность — 4,22 4,7
на валу л. с. 35 60
Число оборотов .... об/мин. 1 500 1 500
Цилиндры ........ — Моноблок, головка съем- ная, общая для всех цилиндров Моноблок, головка съемная
Картер — Нижний картер съемный Нижняя половина кар- тера съемная
Коленчатый вал .... — На трех подшипниках На семи скользящих подшипниках
Поршневые кольца . . . — По 3 шт. на поршень; нижнее кольцо с про- резями для отвода смаз- ки По 4 шт. на поршень
335
Единица Данные двигателей
измере- j НИЯ ГАЗ | ЗИС
Характеристика
"Смазка . Самотеком и разбрызги- ванием. Подача масла от шестеренчатого на- соса Под давлением 3 ат от шестеренчатого насоса
Нормальный объем ма- сла в картере .... л 4,72 12
Карбюратор — „ГАЗ-Зенит“, диаметр патрубка — 30 мм Водяное циркуляционное „Зенит", модель А-3
Охлаждение Водяное циркуля-
Емкость охлаждающей । системы л 35 ционное от центро- бежного насоса 40
Зажигание — Батарейное Батарейное
Диаметр запальных свеч мм 22 22
Топливо — Бензин 2-го сорта Бензин 2-го сорта
Емкость бака для горю- чего л 38 160
Обороты двигатели в мин
.Рис, 336. Характеристика мощности и расхода горючего при
полном дросселе двигателя ЗИС-5
336
радиатора и вентилятора. Емкость радиатора для двигателя ГАЗ в
станциях типа АЭС-3 увеличивается до 35 л вместо 11,5 л (для
стандартного автомобильного), и двухлопастный вентилятор соот-
ветственно заменяется на четырехлопастный с увеличенными разме-
рами лопастей. Для двигателя ЗИС-5 станции типа ТЭС-1 устанав-
ливается новый радиатор, емкостью 40 л, вместо прежнего
автомобильного емкостью 25 л.
я возбудителю
Рис. 337. Электромагнитный регулятор числа оборотов:
1 — ярио; 2 — обмотка; з — якорь; 4 — пружина; 5 — гайка; 6 — попочка
Неравномерная нагрузка снижает число оборотов первичного
двигателя. С изменением числа оборотов двигателя изменяются
напряжение на зажимах генератора и частота переменного тока, что
в свою очередь отражается на работе электроинструмента, включен-
ного в сеть станции. Для устранения колебания напряжения и под-
держания числа оборотов первичного двигателя служат регуляторы
оборотов, которые подразделяются на три типа: электромагнитные,
центробежные и диференциальные.
Электромагнитный регулятор числа оборотов установлен на пер-
вичных двигателях некоторых станций ТЭС-1. Действие регулятора
основано на принципе электродвигателя. Железный сердечник, на-
ходящийся в магнитном поле, старается занять определенное поло-
жение, действуя одновременно на рычажную систему, связанную
с дополнительной дроссельной заслонкой карбюратора двигателя,
и производя количественную регулировку последнего путем измене-
ния поступления горючей смеси. Основные части регулятора указаны
на рис. 337. Ярмо (7) собрано из листового железа в виде полого
цилиндра. Обмотка (2) намотана из изолированной проволоки и
22 Электротехнические средства 337
включена на зажимы возбудителя генератора. При прохождении по
обмотке тока в просвете ярма создается магнитное поле, и якорь
(3) под действием его повертывается. Вращению якоря препятствует
спиральная пружина (4), стремящаяся поставить его в исходное
положение. Качество регулировки зависит от натяжения пружины,
производимого гайкой (5), положение которой фиксируется при
помощи шпильки на самой гайке, входящей в отверстие на
полочке (6').
Работа электромагнитного регулятора, заключается в следующем.
При увеличении числа оборотов двигателя, вследствие уменьшения
нагрузки, повышается напряжение возбудителя; сила тока в обмотке
регулятора увеличивается, магнитное поле усиливается; якорь по-
вертывается по направлению часовой стрелки, пересиливая силу
упругости пружины и заставляя повернуться в том же направлении
дополнительную дроссельную заслонку; при движении дроссельной
заслонки уменьшается полезное отверстие для прохождения рабочей
смеси, и двигатель снижает обороты. При уменьшении числа обо-
ротов двигателя, вследствие увеличения нагрузки, напряжение воз-
будителя и сила тока в обмотке регулятора уменьшаются, ослаб-
ляя магнитное поле; якорь под действием пружины повертывается
против часовой‘стрелки, вызывая такое же направление движения
дополнительной дроссельной заслонки, что ведет к увеличению по-
лезного отверстия для прохождения рабочей смеси; двигатель уве-
личивает обороты.
Необходимо обратить внимание на то, что данный регулятор
связан с дополнительной дроссельной заслонкой, для чего прихо-
дится к нормальному карбюратору «Зенит» модель А-3 у двигателя
ЗИС-5 вводить дополнительный патрубок между карбюратором и
всасывающей трубой. При установке на двигателях станции ТЭС-1
центробежных регуляторов системы Иванова, описание которых
приводится дальше, дополнительная заслонка не применяется, а регу-
лятор воздействует на основную дроссельную заслонку.
Центробежные регуляторы оборотов встречаются на подвижных
станциях двух типов: по схеме рис. 338 и системы инж. Иванова
(рис. 339).
. Вал (/) регулятора (рис. 338) соединяется с валом верхней
шестерни редуктора (передача движения от двигателя к генератору).
На валу регулятора насажена вилка (2), на концах которой шар-
нирно помещены грузы (6) с рычагами (19). Рычаги грузов упира-
ются в муфту (5), насаженную на вал регулятора. Муфта переме-
щается по оси вала и прижимается к рычагам грузов пружиной
(4). В муфте имеется вырез, в который вставлена вилка (17), за-
крепленная наглухо на валике (18), расположенном в плоскости,
перпендикулярной валу регулятора. Этот валик вращается в под-
шипниках, вмонтированных в коробку регулятора. На конце валика,
выступающем из коробки регулятора, закреплен рычаг (7) и к нему
тяга (8), действующая на дополнительную дроссельную заслонку
(12), находящуюся в дополнительном патрубке (13), установлен-
ном во всасывающем трубопроводе двигателя, выше существующей
в обыкновенном двигателе дроссельной заслонки; таким образом, во
всасывающем трубопроводе имеются две дроссельные заслонки.
338
Рис. 338. Схема действия центробежного регулятора оборотов:
А — нормальная нагрузка и число оборотов генератора; Б — уменьшение нагрузки___
увеличение числа оборотов генератора; В — увеличение нагрузки — уменьшение числа
оборотов генератора
1 — вал регулятора; 2— вилка; 3 — муфта для упора пружины; 4— рабочая пружина;
5 — муфта регулятора; в — грузы; 7 — передаточный рычаг; 8— тяга; 9— соединитель-
ная муфта; 10— дополнительный рычаг; 11 — пружина рычага; 12 — дроссельная за-
слонка; 13— патрубок дросселя; 14—ось дополнительного рычага; 15 — крепление
пружины; 16— корпус автомобиля; 17 — вилка; 18— валик; 19— рычаги грузов; 20 —
вилка упора; 21 — рычажок; 22 — регулировочный винт; 23— гайка; 24— шарикопод-
шипник
22*
Во время работы двигателя на движение автомобиля дополни-
тельная дроссельная заслонка остается в открытом положении, и
регулирование производится посредством нижней (основной) дрос-
сельной заслонки; во время же работы двигателя на вращение гене-
ратора, наоборот, остается открытой основная заслонка и регули-
ровка происходит автоматически через дополнительную заслонку.
Пружина (11) через рычаг (10) возвращает дроссельную заслонку
в исходное положение и устраняет люфты в системе передачи от
регулятора к дроссельной заслонке.
Рис. 339. Принципиальная схема центробежного регу-
лятора числа оборотов. Работа двигателя с нормальной
нагрузкой:
1 — шестерня распределительного валика; 2— шестерня ре-
гулятора; 3 — шарикоподшипник; 4 — вал регулятора; 5— по-
лый барабан; 6 — груз; 7— хвосты; 8—втулка; 9— шток;
10 — пружина; 11 — гайка; 12— валик; 13— рычаг; 14— рычаг;
15— пружина; 16— регулирующий винт; 17 — гайка; 18— на-
правляющий винт; 19 — коробка регулятора; 20 — рычаг дрос-
сельной тяги; 21 — дроссельная тяга; 22 — дроссельная за-
слонка
Действие регулятора состоит в следующем. При установившейся
нормальной скорости вращения вала регулятора грузы (6) и муфта
(5) занимают некоторое определенное положение (А на рис. 338).
При уменьшении нагрузки двигатель увеличивает скорость вра-
щения вала регулятора. В связи с этим грузы от увеличения центро-
бежной силы расходятся от вала (Б на рис. 338); рычаги грузов
давят на муфту, которая, преодолевая силу нажитая пружины,
передвигается по валу.
Муфта увлекает за собой вилку, которая поворачивает валик в
направлении вращения часовой стрелки и вместе с ним рычаг. Через
тягу рычаг воздействует на допольнигельную дроссельную заслонку,
поворачивая ее по ходу часовой стрелки, чем уменьшает просвет
для прохода рабочей смеси. Двигатель, получив уменьшенное пита-
340
ние, снижает число оборотов. Тогда грузы под влиянием умень-
шения центробежной силы начинают описывать меньшую окруж-
ность, приближаясь к валу регулятора. Рычаги грузов отходят от
муфты, в связи с чем она приходит в обратное движение и через
вилку и рычаги передвигает дроссельную заслонку в обратном
направлении. Перемещение грузов происходит до тех пор, пока
установится нормальное число оборотов, когда сила нажатия рыча-
гов грузов на муфту уравновешивается силой пружин (4 и 11).
Для установления силы нажатия пружины (4), которая уравно-
вешивает центробежную силу грузов при постоянном числе оборо-
тов, имеется следующее приспособление. В двух отверстиях дужки,
укрепленной на коробке регулятора, вращается винт (22). На нем
сидит гайка (23), к которой прикреплен рычажок (21). На одной
оси с последним закреплена вилка (20), упирающаяся в подвижную
муфту (3). При вращении винта гайка передвигается вдоль него,
увлекая за собой конец рычажка, с ней связанный; второй конец
его поворачивает ось и, таким образом, перемещает вилку. При
вращении винта против хода часовой стрелки вилкой сжимается
пружина (4), и сила ее, противодействующая центробежной силе
грузов, увеличивается; при вращении винта по ходу часовой стрелки
противодействующая сила пружины уменьшается, так как вилка
отходит и пружина разжимается.
При увеличении нагрузки генератора число оборотов двигателя
и соответственно вала регулятора уменьшается, грузы (6) прибли-
жаются к валу, описывая меньшую окружность; муфта под влия-
нием пружины передвигается (рис. 338, В), увлекая систему рыча-
гов и поворачивая дополнительную заслонку против хода часовой
стрелки, открывая таким образом большой просвет для допуска
горючей смеси; двигатель увеличивает число оборотов.
Второй тип центробежного регулятора (рис. 339) системы инж.
Иванова действует по тому же принципу, что и предыдущий, и
отличается от него только конструктивно. Этот регулятор устанав-
ливается на крышке шестерни распределительного валика (1). Вал
регулятора (4), связанный помощью шестерни (2) с шестерней рас-
пределительного вала двигателя, несет на себе полый барабан (5)
с шестью вертикальными прорезами. Барабан вращается в шарико-
подшипниках (3), вмонтированных в коробку регулятора (19). В про-
рези барабана вставлены грузы (6), которые (при вращении барабана)
отклоняются под действием центробежной силы, качаясь на хвостах
(7). Внутри барабана, на одной геометрической оси с валом регу-
лятора, помещен шток (9) с пружиной (10), надетой на него. Пружина
сжимается гайкой (11), ввернутой в верхнее дно барабана. Шток не
связан с валом регулятора, поэтому он вращательного движения не
имеет. Поступательное движение штока обусловливается отклоне-
нием грузов, так как концы хвостов грузов (7), входящие под шток,
перемещаются одновременно с перемещением самих грузов. Таким
образом, при отклонении грузов на некоторый угол от барабана
хвосты их нажимают на шток, заставляя его подняться вверх и
одновременно заставляя пружину сжаться. Наоборот, при отклоне-
нии грузов на некоторый угол внутрь барабана пружина, разжи-
маясь, заставляет шток опуститься.
341
Как видно из рис. 339, шток давит на рычаг (73), жестко
укрепленный на валике (72), перпендикулярном к валу регулятора.
Валик вращается в подшипниках, вмонтированных в крышку регу-
лятора. При нажатии на рычаг (73) валик поворачивается вокруг
своей оси на соответствующий угол и сообщает движение двум
насаженным на него рычагам (14 и 20). Второй рычаг (14) связан
посредством регулирующего винта (16) и гайки (77) с пружиной
(15), служащей для возвращения валика в исходное положение.
Очевидно, что пружина, притягивая конец рычага (14), сообщает
валику вращение, обратное тому, которое он получает под действием
поднимающегося штока, т. е. пружина действует на шток в том
же направлении, что и основная пружина регулятора (10). Третий
рычаг (20) находится снаружи коробки регулятора. Он закрепляется
на конце валика помощью затяжного винта й вторым концом со-
единен с тягой (27), идущей к дроссельной заслонке карбюратора
(22). Регулятор действует на ту же дроссельную заслонку, что и
ручной рычаг, находящийся на руле автомобиля.
При работе двигателя на генератор регулятор оборотов вклю-
чается, т. е. освобождается тяга дроссельной заслонки. Ручной
рвдчаг в этом случае остается в крайнем положении, соответствующем
закрытой заслонке. Включение и выключение тяги автоматического
регулятора оборотов производится из кабинки шофера специальной
тягой. С уменьшением нагрузки увеличивается скорость вращения
вала двигателя и вала регулятора, и вследствие этого грузы от
увеличения центробежной силы отклоняются на некоторый угол от
барабана. Рычаги грузов давят на шток, который, преодолевая силу
нажатия пружин (10 и 15), подымается, нажимая при этом на рычаг
валика (73). Валик поворачивается на соответствующий угол,
поворачивая вместе с собой рычаг дроссельной тяги. В связи с
этим тяга поворачивает дроссельную заслонку, и просвет для про-
хода рабочей смеси уменьшается. Двигатель, получив уменьшенное
питание, снижает число оборотов, почему центробежная сила грузов
также уменьшается и пружина несколько возвращает шток, при-
ближая вместе с тем грузы к барабану. Затем процесс повторяется
снова в обратном порядке, причем колебания становятся все меньше.
Равновесие системы регулятора наступает, когда количество по-
ступающего горючего (рабочей смеси) достаточно для поддержания
числа оборотов двигателя при новой нагрузке. Увеличение нагрузки
влечет отклонение грузов на некоторый угол внутрь барабана, так
как уменьшается скорость вращения вала двигателя и вала регу-
лятора, а вместе с ней и центробежная сила грузов, преодолевае-
мая силой пружин.
Настройка регулятора на регулирование данного числа оборотов
осуществляется помощью изменения степени сжатия рабочей пру-
жины и натяжения возвратной пружины.
Чувствительность регулятора + 2—2,5%; продолжительность
переходного режима — около 5 сек.
Для смазки всех элементов регулятора коробка его заполняется
автолом через отверстие, закрывающееся винтом.
Центробежный регулятор инж. Иванова, поставленный на дви-
гатель станций типа ТЭС-1, отличается от указанного выше кон-
342
струкцией присоединения и системой смазки; регулятор устанавли-
вается на передней крышке картера двигателя и сцепляется спи-
ральной шестерней (7) (рис. 340) с шестерней, поставленной на валу
генератора. При помощи валика (2) и кулачковой муфты (3) вра-
щение передается к полому барабану (4). Дальнейшее действие
регулятора такое же, как и в станциях типа АЭС-3. Система смазки
Рис. 340. Центробежный регулятор:
I—-спиральная шестерня; 2 — валик; 3— муфта кулачковая; 4— барабан;
5 — маслопровод; 6 — патрубок; 7 — иголка
регулятора принудительная, под давлением от общей системы
смазки двигателя. Маслопровод (5) соединен с маслопроводом,
идущим к масляному контроллеру. Через патрубок (6) с ввернутой
иголкой (7) масло попадает в регулятор, омывает его и поступает
в картер двигателя.
В некоторых условиях эксплоатации подвижных станций боль-
шой интерес представляет применение газогенераторных установок,
работающих на твердом топливе (дрова, уголь). Имеется уже ряд
конструкций автомобилей, тракторов, катеров с газогенераторными
установками, показавшими на практике удовлетворительные технико-
эксплоатационные качества. В настоящее время газогенераторные
343
установки развиваются по пути приспособления к существующим
двигателям. Основным недостатком такой конструкции является
падение мощности газогенераторных машин по сравнению с бензи-
новыми на 15—20%, что зависит от следующих причин: 1) низкая
теплотворная способность газовой смеси; 2) понижение коэфициента
наполнения, вызываемое сравнительно высокой температурой пода-
ваемой в двигатель рабочей смеси и увеличением гидравлического
сопротивления в системе газогенератора; 3) относительное возра-
стание механических потерь в двигателе.
Газогенераторные установки состоят из следующих основных
частей: 1) газогенератора, 2) очистителя, 3) охладителей, 4) разду-
вочного устройства и 5) приборов питания двигателей и смесителей.
Преобладающим типом газогенераторных установок в современ-
ных конструкциях являются газогенераторы опрокинутого горения,
имеющие следующие преимущества перед конструкциями газогене-
раторов прямого горения: 1) получается газ, не содержащий соеди-
нений, замасливающих двигатель; 2) имеется возможность произ-
водить догрузку газогенератора топливом без остановки двигателя;
3) конструкция Газогенератора меньше и легче, а газификация,
благодаря тому, что топливо можно держать на одном уровне,
идет ровнее и газ получается более однородным по своему составу.
Для подвижных электрических станций, подобно автотрактор-
ному парку, имеет громадное значение экономия топлива. С этой
точки зрения представляет большую будущность проблема исполь-
зования в качестве первичных двигателей легких дизелей. Последние
дают следующие преимущества: а) расход топлива меньше в 1,5—2
раза; б) повышается надежность работы; в) уменьшается пожарная
опасность; г) облегчается ремонт.
Особенно большое значение для подвижных электрических
станций имеют бескомпрессорные дизеля, обладающие следующими
преимуществами по сравнению с компрессорными двигателями:
а) отсутствие компрессора, поглощающего до 8% индикаторной мощ-
ности и удорожающего установку; б) меньший вес; в) устранение
возможности взрывов масла в компрессорах; г) отсутствие необхо-
димости регулирования распыляющей смеси — воздуха; д) меньший
расход топлива; е) возможность большей перегрузки, которая до-
стигает 40% для бескомпрессорных дизелей и только 20% для
компрессорных; ж) возможность более широкого диапазона регули-
рования числа оборотов.
В бескомпрессорных дизелях распыление топлива осущест-
вляется без помощи сжатого воздуха. Повышение давления полу-
чается в пределах 10—15 ат, поэтому степень сжатия бескомпрес-
сорных дизелей меньше степени сжатия компрессорных двигателей.
Давление сжатия бескомпрессорного двигателя — 25 ат (компрес-
сорного— 30—35 ат). Пуск в ход бескомпрессорных двигателей
производится сжатым воздухом, подготовляемым либо небольшим
отдельным компрессором, включаемым только на время пополнения
убыли пускового воздуха, либо полученным перепуском в пусковой
баллон части засосанного в цилиндр сжатого воздуха.
Механический коэфициент полезного действия у бескомпрессор-
ных двигателей достигает значения 0,85.
344
115. Соединение первичного двигателя и генератора
Соединение первичного двигателя и генератора осуществляется
в подвижных установках тремя способами: 1) непосредственным
соединением на одном валу, 2) передачей гибкими телами и
3) редукторным сочленением. Наибольшее распространение имеет пер-
вый способ, обладающий рядом преимуществ: а) высоким к. п. д.г,
б) надежностью работы; в) малыми габаритными размерами и весом.
На рис. 341 указана конструкция непосредственного соединения
при помощи эластичной муфты.
Рис. 341. Эластичная муфта сцепления:
J, 5 s— диски; 3— пальцы; 4— кожаные шайбы; 5 — специальные шайбы; 6 — гайки
Эластичная муфта состоит из двух стальных дисков и шести
кожаных шайб. Один из дисков (7) укрепляется четырьмя болтами:
на маховике двигателя, другой (2) посажен на шпонке на вал гене-
ратора. Оба диска имеют по четыре пальца (3). Пальцы диска,
посаженного на маховике, направлены от двигателя к генератору,
а пальцы второго диска, наоборот, от генератора к двигателю. На=
пальцы надеты кожаные шайбы (4) и специальные шайбы (5),.
закрепляемые гайками (6). Гайки имеют приспособления, препят-
ствующие отвинчиванию их во время работы или перевозки. Прк;
монтаже эластичных непосредственных соединений обращается осо-
бое внимание на центровку валов двигателя и генератора.
Для передачи работы гибким телом, как известно, применяются;
ременная передача и различные виды гибких валов. Ременная пере-
дача, редко применяемая в подвижных установках, имеет следую-
щие достоинства: а) возможность перекрывать относительно боль-
345
шие расстояния (до 16 л/); б) плавность передачи (внезапное воз-
растание момента вращения у ведомого или ведущего валов пове-
дет лишь к усилению скольжения ремня по шкивам, на увеличении
же напряжения в движущихся частях отзовется незначительно);
в) эластичность (может быть применена при сильно колеблющихся
нагрузках и числах оборотов); г) при увеличении предельности на-
грузки происходит буксование (скольжение) ремня по шкиву и
4. Рычаг и шестерня переключения
в нейтральном положении
Работа двигателя на-двшнение автомобиля

Рис. 342. Схема действия ре-
дуктора:
1— рычаг; 2 — отверстие дуги;
3— дуга; 4 — штифт; 5— тяга; 6 —
скалка вилки; 7 — вилка; 8 — ше-
стерня; 9 — шестерня с внутрен-
ним зацеплением; 10— шестерня
переключения; 11 — вал проме-
жуточной шестерни; 12— проме-
жуточная шестерня; 13 — вал
верхней шестерни; 14 — шестерня
верхняя; 15— промежуточный вал;
16 — паразитная шестерня; 17—вал
паразитной шестерни
тем самым предохранение остальных частей от вредного влияния
перегрузки; д) относительная дешевизна и простота ухода. Отрица-
тельными же свойствами являются: а) громоздкость и б) продолжи-
тельность установки валов.
Возможна передача от первичного двигателя непосредственно
к генератору при помощи карданных валов без всяких промежуточ-
ных конструкций (зубчатых передач). Чаще всего при использовании
в качестве первичных двигателей моторов транспортных единиц,
путем переключения их на генератор во время остановки, строятся
редукторные передачи вращения вала двигателя на карданный вал
автомобиля или вал генератора. На рис. 342, 343 и 344 показаны
схема действия и устройство редуктора на подвижных автомобиль-
ных электрических станциях типа АЭС-3.
346

Рлзр&а-по С ОЕР
Рис. 343. Нижняя часть редуктора:
1 — нижняя коробка редуктора; 2—
задпий вал сцепления; 3 — шарико-
подшипник; 4 — распорное кольцо;
5 — иабивка сальника; 6 — винт спе-
циальный; 7— шестерня паразитная;
8—шестерня переключения; 9 — коль-
цо установочное; 10— промежуточ-
ный вал; 11 — втулка; 12— кольцо
нажимное; 13— бумажная прокладка;
14 — внутренняя шестерня; 15— кар-
дан; 16 — кожух кардана; 17 — набивка;
18— труба; 19— передний вал сцеп-
ления; 20 — кожух вала; 21 — тавот-
ница; 22 — вилка; 23— скалка вилки
(шток); 24 — боковая крышка; 25-сто-
порный болт; 26— шарик; 27— упор;
28 — пружина; 29— пробка; 30 — коль-
цо; 31 — гайка сцепления; 32 — ниж-
няя пробка; 33 — шпилька; 34— корон-
чатая гайка; 35— контрольная шпиль-
ка; 36 — боковая пробка
Редуктор состоит из следующих основных элементов (рис. 342).
Верхняя шестерня (14) связана посредством муфт и карданного вала
с валом генератора; эта шестерня вращается на шарикоподшипниках,
прикрепленных к стенке верхней части коробки редуктора. Проме-
жуточный вал (15), вращающийся на двух шарикоподшипниках,
Рис. 344. Верхняя часть редуктора:
1 — верхняя коробка редуктора; 2—верхняя
шестерня (рабочая); 3— вал шестерни;
4 — шпонка; 5 — шарикоподшипник; 6 — на-
бивка сальника; 7— чашка соединительная;
8— фланец; 9— промежуточная шестерня;
10 —вап промежуточной шестерни; 11—
крышка; 12— верхняя пробка; 13— гайка;
14 — ШПЛИНТ
связан карданным соединением с вторичным валом коробки скоро-
стей. Шестерня (9), находящаяся на продолжении геометрической
оси промежуточного вала, но с ним не связанная, соединена с
карданным валом автомобиля. Двойная шестерня переключения, или
каретка, состоящая из двух шестерен (8 и 10), находящихся на
общей втулке, сидит на промежуточном валу. Шестерня переключе-
ния фрезерована с направляющими шпонками, благодаря чему мо-
жет свободно скользить вдоль вала в ту и другую сторону, вра-
щаться же может только вместе с валом. Промежуточная шестерня
(12) расположена между верхней шестерней (14), с которой она
348
постоянно сцеплена, и шестерней переключения (/0); вал промежу-
точной шестерни (77) вращается в двух шариковых подшипниках,
укрепленных в стенках коробки. Остальные детали: паразитная
шестерня (16) барботажной смазки редуктора, рычаги (7), тяга (5),
вилка (7) и скалка вилки (6) — также видны на рис. 342.
Передаточный механизм может быть включен в три разных
положения:
1-е — нейтральное (А, рис. 342): каретка находится между про-
межуточной шестерней и шестерней с внутренним зацеплением; про-
межуточный вал вращается вхолостую;
2-е — сочленение с генератором (Б, рис. 342): шестерня пере-
ключения (10) сцеплена с промежуточной шестерней (12), которая
в свою очередь сцеплена с верхней шестерней (14). Благодаря
этому генератор соединен с коробкой скоростей, а карданный вал
автомобиля выключен; при работе на генератор устанавливается
четвертая скорость;
3-е — сочленение с карданным валом автомобиля (В, рис. 342):
шестерня переключения (<$) сцеплена с шестерней (9), благодаря
чему карданный вал автомобиля соединен с коробкой скоростей,
а вал генератора выключен.
Паразитная шестерня (16), разбрызгивающая масло для смазки
всех элементов редуктора, не теряет сцепления с шестерней пере-
ключения при всех положениях редуктора. Включение редуктора
состоит в перемещении каретки, что осуществляется с помощью
рычага (7), находящегося в кабинке шофера рядом с тормозным ры-
чагом. Вертикальному положению рычага соответствует нейтральное
положение редуктора (А, рис. 342). При включении рычага к себе
прикрепленная к рычагу тяга (5) перемещается вправо, увлекая
скалку вилки (6) и вилку (7) в ту же сторону. Вилка перемещает
каретку, и шестерня (70) приходит в сцепление с промежуточной
шестерней (12). При включении рычага от себя тяга действует в
противоположном направлении, сцепляя шестерни (8) и (9). Все три
положения рычага фиксируются шариком (26) (рис. 343), который
входит в соответствующую данному положению редуктора коль-
цевую выемку в скалке вилки. В крайних положениях рычаг арре-
тируется с помощью штифта (4), входящего в отверстия (2) на
дуге (3) (рис. 342).
Редуктор заключен в металлическую коробку, расположенную
под сиденьем шофера. В верхней части коробка имеет отверстие,
через которое она заполняется автолом марки «Т». Первоначальная
заливка масла производится в количестве 800 г.
Изготовление и ремонт редукторных передач требуют большой
точности, а эксплоатация — постоянного надзора над смазкой.
116. Распределительные устройства подвижных электрических
станций
По конструкции все распределительные устройства можно раз-
бить на два типа: а) смонтированные отдельно от агрегата в спе-
циальном съемном ящике и б) укрепленные на кронштейнах рамы
агрегата или транспортной единицы.
349
Распределительное устройство, сконструированное отдельно от
агрегата, монтируется в железном ящике, переносимом двумя бойцами.
Эта конструкция в свою очередь изготовляется в двух вари-
антах: 1) с зарядной частью (рис. 345) и 2) без зарядного устрой-
ства (рис. 346). Распределительное устройство в первом варианте
состоит из: ящика, распределительного щита и зарядной части..
Рис. 345. Распределительные устройства с зарядной частью агрегата
подвижной станции постоянного тока:
1— ящик; 2— рубильник; 3 — предохранитель; 4— амперметр; 5 — вольт- '
метр; 6 — рефлектор лампочки для освещения щита; 7 — штепсельная
розетка; 8— шунтовой реостат; 9—зарядные реостаты; 10— переключатель
Распределительный щит предназначается для контроля за нормаль-
ной работой агрегата и распределения электрической энергии; за-
рядная часть имеет назначением обеспечение зарядки аккумуляторов.
Иногда распределительный щит и зарядная часть монтируются в
отдельных ящиках (рис. 347 и 348), приспособленных для укрепле-
ния на стене.
Распределительное устройство, сконструированное отдельно от
агрегата, имеет следующие преимущества; а) уменьшение веса и
350
Рис. 346. Распределительное устройство без за-
рядной части:
1 — крышка ящика; 2 — ящик; 3 — рубильник; 4— пре-
дохранитель; 5 — амперметр; 6 — вольтметр; 7— шун-
товой реостат
Рис. 347. Распределительный щит:
/ — вольтметр; 2 — амперметр; 3 — шунтовой реостат; 4 — рубильник; 5 — пре-
дохранитель; 6 — клеммы от генератора; 7— клеммы к потребителю;
8 — лампа
габаритных размеров отдельных съемных частей (агрегат, распреде-
лительное устройство); б) лучшие условия работы всей аппаратуры,
не подверженной тряске во время работы агрегата; в) удобство
присоединения потребителей; г) легкий и безопасный осмотр и смена
всех частей.
Отрицательные качества данной конструкции следующие: а) уве-
личение сроков развертывания и свертывания; б) большая веро-
ятность повреждений вследствие увеличения числа контактных
Рис. 348. Зарядное устройство:
3амперметр; 2 — переключатели; 3 — гнезда для присоединения батарей; 4— реостат
на 1 — 6 батарей по 12 в; 5 — реостат на 6 батарей по 12 в; 6 — реостат на батареи
по 5 в; 7 — реостат на 1 батарею в 80 в; 8 — минимальный автомат
поверхностей; в) некоторое уменьшение надежности, за счет ухуд-
шения контактной системы, при постоянном снятии и установке
соединительного конца.
Ящики для элементов распределительного устройства изготов-
ляются из листового железа жесткой конструкции. Дно ящика
для улучшения условий охлаждения делается из перфорирован-
ного железа с прикрепленными железными ножками (рис. 349);
крышка ящика — жесткая, плотно закрывающаяся. В случае раз-
дельного изготовления ящиков для распределительного щита и
зарядной части они снабжаются легко и быстро снимаемыми
крышками; крепление крышек производится при помощи четырех
шпилек или серег с барашками. Между ящиком и крышками
ставится резиновая прокладка для обеспечения брызгонепроницае-
мости.
Схема соединений простейшего распределительного устройства
.(без зарядной части) изображена на рис. 350.
352
В ящике устанавливается следующая аппаратура: шунтовой ре-
остат генератора, вольтметр до 140 в, главный двухполюсный
рубильник, амперметр до 30 а, двухполюсный плавкий предохрани-
тель, штепсельная розетка для переносной лампы, трехполюсная
вилка для подвода энергии от генератора, однополюсный пробковый
предохранитель для лампы, две пары зажимов для присоединения
осветительной сети и лампочка с рефлектором для освещения
щита.
Схема электрических соединений более сложного распределитель-
ного устройства в отдельном ящике с зарядной частью указана на
рис. 351. В ящике смонтирована следующая аппаратура (кроме ука-
занной выше): щиток с переходными контактами, минимальный
автомат, четыре движковых реостата для зарядки аккумулято-
ров, переключатель с пятью ножами на два направления для
измерения силы тока в цепях аккумуляторов и освещения,
боковой штепсельный щиток (рис. 349) для приключения за-
ряжаемых аккумуляторных батарей с четырьмя парами гнезд, до-
полнительный амперметр и выключатель для шунтирования поло-
вины реостата.
Панели распределительных щитов изготовляются из авиационной
фанеры толщиной около 10 мм или же из гетинакса. Избегают при-
менения фарфоровых изделий из-за непрочности.
Предохранители лучше ставить плавкие пластинчатые или труб-
чатые с прозрачной крышкой, а для малой силы тока — в виде кар-
болитовых трубок с латунными наконечниками. Патроны для ламп
освещения щита чаще всего применяют типа Сван-нормальный или
малый; лампы используются с цоколем Сван, мощностью до 25 вт.
Рубильники обычно применяются типа «S», с моментным включе-
нием для постоянного тока.
Электроизмерительные приборы для постоянного тока ставятся
магнитоэлектрические, а для станций переменного тока — электро-
магнитные, класса Т (технические); точность приборов должна быть
не менее 2°/0. Подвижная система приборов выполняется особой
прочности, и цапфы осей, опирающихся на камешки подшипников,
делаются округленными.
Все соединительные болты на распределительном устройстве, во
избежание развинчивания, снабжаются специальными пружинными
шайбами, контргайками или шплинтами. Контактные устройства для
присоединения потребителей, где это только возможно, делаются
штепсельного типа для надежности и быстроты включения и вы-
ключения. Вся аппаратура распределительного устройства не должна
касаться своими голыми контактами железной крышки ящика (не
ближе 4 мм). Все надписи и знаки на панелях и приборах делаются
краской.
Распределительный щит соединяется с генератором агрегата
при помощи заранее изготовленного специального конца, длиной
3 м, из трехжильного провода сечением 3 X 4 мм2. Провод при-
соединен к контактным выводным концам на щитке генератора, а
на свободном конце заряжен трехгнездной штепсельной розеткой.
Вилка должна обеспечивать хороший контакт и включаться легко
и без заедания.
23 Электротехнические средства
353

512»------
Рис. 349. Конструкция распределительного устройства с зарядной
. частью:
1 — панель распределительного щита; 2— зажимы для присоединения осве-
тительной нагрузки; 3 — штепсельная трехполюсная вилка для присоеди-
нения к генератору; 4— штепсельная розетка для переносной лампы;.
5 — лампа для освещения распределительного щита; 6 — вольтметр; 7 — ам-
перметр; 8—однополюсный пробковый предохранитель для лампы освещения
щита; 9 — главный двухполюсный рубильник; 10— двухполюсный плавкий
предохранитель; 11 — шунтовой реостат; 12— щиток с переходными контак-
тами; 13— ящик распределительного устройства; 14 — зарядный реостат Л» 1;
15 — зарядный реостат № 2; 16 — зарядный реостат № 3; 17— зарядный
реостат № 4; 18— минимальный автомат; 19 — выключатель для шунтиро-
вания половины зарядного реостата № 1; 20— ручки ножей переключателя
на два направления для измерения сипы тока в цепях' аккумуляторных
батарей; 21 — ручка ножа переключателя на два направления Для изме-
рения силы тока в цепи осветительной нагрузки; 22 — предохранители;
23 — ручка ящика; 24— ножки ящика; 25—боковой штепсельный щиток
для приключения аккумуляторных батарей при зарядке; 26— замок; 27—про-
вода, соединяющие распределительный щит и зарядную часть; 28 — шунг
амперметра
Зарядная часть распределительного устройства Выполняется с
учетом тех же требований к приборам и монтажу, что и распреде-
лительный щит. В схеме зарядного устройства обязательной деталью
является минимальный автомат. Минимальный автомат служит для
предохранения аккумуляторных батарей от разрядки на генератор
Рис. 350. Схема соединений распредели-
тельного устройства агрегата мощностью
1,5 кет:
1 — рубильник; 2 — предохранитель; 3 — ам-
перметр; 4—шунт; 5 — клеммы для осве-
щения; 6 — шунтовой реостат; 7 — вольт-
метр; 8— лампа; 9— вилка для ввода ка-
беля; 10— предохранитель; 11— якорь ге-
нератора; 12— обмотка возбуждения
проволоки диаметром 0,31 мм. Сопротивление катушки — около
100 ом. Последовательно с катушкой включено добавочное сопротив-
ление около 600 ом. Эта система включена параллельно на клеммы
генератора. Таким образом, при полном напряжении генератора (120 в)
сила тока в обмотке катушки приблизительно равна 0,17 а. Один конец
обмотки катушки включен на корпус, а корпус в свою очередь соединен
с минусом генератора. К сердечнику электромагнита (10) притягиваются
два якоря. Один якорь (18), о котором упоминалось выше, качается
около оси (19), а другой — главный (33)— перемещается вертикаль-
но, имея направление при помощи детали (32). Якорь (18) оттяги-
вается пружиной (27), натяжение которой регулируется гайками (24)
в случае понижения напряжения
его ниже допустимого предела,
а также от разрядки батарей
с более высоким напряжением
на батареи низкого напряжения.
Действие автомата основано на
принципе, что при падении на-
пряжения на клеммах генератора
по какой-либо причине до опре-
деленного предела (80—100 в)
якорек электромагнита отскаки-
вает и вызывает быстрое раз-
мыкание контактов цепей всех
групп аккумуляторов. Так как
разрядка батарей на генератор,
а также разрядка их друг на
друга может произойти только
при понижении напряжения ге-
нератора ниже напряжения ка-
кой-либо из батарей, то выше-
указанный принцип работы авто-
мата вполне удовлетворяет по-
ставленным требованиям. Не-
обходимо только, чтобы напря-
жение какой-либо из батарей
не превосходило предела, на
который отрегулирован автомат.
Автомат устроен следующим
образом (рис. 352 и 353). На пер-
тинаксовой панели (7) укрепле-
но винтами (3) ярмо (2). В се-
редине ярма установлен сердеч-
ник (10), на который надета
катушка (8). Катушка имеет
3000 витков из эмалированной
356
и (25). Главный якорь (33) подпирается снизу пружиной (31). С обе^х
сторон ярма симметрично
правляющие (27), сде-
ланные из изоляцион-
ного материала, в ко-
торые вставлены пру-
жинные контакты (30).
От этих контактов про-
вода идут к аккуму-
ляторным батареям.
Контактов сделано че-
тыре, по числу заряд-
ных реостатов. Нагрев
обмоток минимального
автомата допускается
не выше 130°С.
Для измерения си-
лы тока, как зарядного
в каждой цепи аккуму-
ляторов, так и общей
нагрузки, ставится один
или два амперметра.
Возможность манипу-
ляций по измерению
силы тока отдельных
участков допускает
специальный переклю-
чатель (рис. 351). Пе-
реключатель позволяет
удобное и быстрое
включение нагрузки
без вредного дуго-
образования, разру-
шающего ножи и ще-
ки. Для определения
силы тока всей нагруз-
ки все ножи должны
быть переключены
вверх (рис. 351).
Для включения ак-
кумуляторов к заряд-
ной части сбоку ящика
смонтирован штепсель-
ный щиток, плюсовые
гнезда которого для
удобства в эксплоата-
ции сделаны большего
диаметра, чем минусо-
вые. Для зарядки ак-
относительно катушки укреплены две на-
Рис. 351. Схема соединений распределительного
устройства с зарядной частью:
1 — якорь генератора; 2 — обмотка возбуждения; 3—ам-
перметры; 4 — вольтметр; 5— рубильник; 6 — главные
предохранители; 7 — шунтовой реостат; 8 — лампа для
освещения щита; 9 — штепсельная розетка; ю— пере-
ключатель; 11 — щитки для зарядки; 12 — минимальный
автомат
кумуляторных батарей назначаются четыре специальных реостата.
Число реостатов определяется типами заряжаемых батарей и их
357
количеством. Необходимость зарядных реостатов вытекает из
того, что напряжение на зажимах генератора поддерживается
постоянным, так как, кроме зарядки, в то же время может
быть и осветительная нагрузка. Выгодно соединять однотипные
батареи в группы последовательно, так как в этом случае
Рис. 852. Минимальный автомат:
1—панель; 2— ярмо; 3,4 — винты с цилиндрическими головками; 5 — гайка точеная;
6 — шайба штампованная; 7— контргайка; 8— катушка; 9'—подкладка; 10— сердеч-
ник; 11— контргайка точеная; 12— втулка; 13—винт с полукруглой головкой; 14—шайба
точеная; 15— шайба; 16— гайка точеная; 17— контргайка; 18— коленчатый якорь;
19— ось; 20 — винт с цилиндрической головкой; 21— пружина; 22— винт; 24— гайка
точеная; 25— контргайка; 26— подкладка; 27— направляющая; 28— винт с потайной
головкой; 29— пружина; 30— контакт; 31 — пружина; з2 — направляющая; 33 — якорь
главный; 34 — катушка добавочного сопротивления; 35 — втулка; 36 — винт с цилиндри-
ческой головкой; 37 — гайка точеная; 38 — провод; 39 — шнур гибкий; 40 — наконечник;
41 — обмотка; 42 — шнур гибкий; 43 — кожух; 44— кнопка; 45—подкладка; 46 — за-
клепка; 47— пружина; 48— головка кнопки; 49— винт с потайной головкой
будут меньше потери в реостате, а сам реостат можно применять
с меньшим сопротивлением и, следовательно, меньших размеров.
Основные данные реостатов, входящих в состав распределитель-
ного устройства агрегатов подвижных станций и предназна-
ченных для зарядки щелочных аккумуляторных батарей, указаны
в таблице X.
Упомянутые в этой таблице X реостаты намотаны из констан-
тановой проволоки на фарфоровых или железных эмалированны^
358
трубках. Проволока наматывается вплотную, виток к витку. Для
увеличения переходного сопротивления между витками проволоку
перед намоткой прокаливают до темнокрасного каления, и получаю-
щийся слой окисла достаточен для предохранения от коротких
замыканий. Вдоль трубки передвигается по направляющему стер-
жню ползунок с пластинчатыми щетками. Все основные детали
(трубки, направляющий стержень) реостатов закреплены в желез-
ных стойках. Участки проволоки, соединяющей отдельные катушки
реостатов, покрываются стеклянными бусами для защиты от замы-
кания на корпус. Иногда управление ползунком выполняется
в виде червячной передачи с ручками, выведенными снаружи ящика
распределительного устройства. В этом случае реостаты рассчитаны
для зарядки щелочных и кислотных аккумуляторных батарей. Спе-
циальные переключатели позволяют устанавливать тот или иной
режим зарядки.
Распределительные устройства несъемной конструкции и укреп-
ленные на раме агрегата или транспортной единицы удобны в мон-
тажных работах, их контактные соединения
надежны, они просты в обслуживании, бы-
стро могут быть приведены в боевое поло-
жение и компактны. Такого рода распредели-
тельные устройства выполняются в более
мощных подвижных станциях.
Помимо введения конструктивных осо-
бенностей в электроизмерительные приборы,
о которых указано выше, приходится снаб-
жать распределительные устройства специаль-
ными амортизационными приспособлениями
(рис. 354).
Амортизаторы (77) изготовляются
обычно из двух спиральных пружин, из кото-
рых нижняя поддерживает распределитель-
ный щит, а верхняя ограничивает колебания
его при тряске. На рис. 354 для примера ука-
зана конструкция распределительного устойства
трических соединений, для подвижной станции
видно, схема коммутации станции трехфазного
типовой для станций средней мощности, так же
ма станций постоянного тока. Некоторое осложнение можно отме-
тить лишь благодаря наличию системы регулирования напряжения,
системы возбуждения и условий распределения энергии при перемен-
ном трехфазном токе. Измерение силы тока происходит при помощи
трех амперметров, включенных в каждой фазе; сравнение их пока-
заний дает представление о равномерности нагрузки фаз. Такая
система позволяет наилучшим образом определять и общую нагрузку
станции. Иногда амперметр и вольтметр или только вольтметр уста-
навливаются в системе возбуждения для'контроля за работой воз-
будителя. На схеме видно наличие двух реостатов: шунтового для
возбудителя и магнитного регулятора генератора. В распределитель-
ных устройствах некоторых станций ставится один реостат, что
оказывается вполне достаточным.
Рис. 353. Электрическая
схема минимального ав-
томата (обозначения см.
на рис. 352)
и схема его элек-
типа АЭС-3. Как
тока, являющаяся
проста, как и схе-
359
30
77
10
Рис. 354. ^Распределительное устройство^ подвижной
станции трехфазного тока:
1 — распределительный щит; 2— каркас щита; 3—рубиль-
ник; 4 — предохранитель; 5— вольтмотровый переключа-
тель; 6—магнитный регулятор; 7—шунтовой реостат; 8—штеп-
сель; 9—контактные панели; 10— контрольная лампа; 11 —
амортизационные пружины; 12— регулятор напряжения;
13 — сердечник соленоида; 14 — переключатель регулятора
напряжения; 15—добавочное сопротивление к регулятору;
16—трубчатые предохранители; 17— фидерная панель; 18—
арретировочный винт регулятора
Рис. 355. Шесты:
1 — нормальный; 2—
придорожный
117. Полевые сети подвижных электрических станций
низкого напряжения
Полевые электрические сети подвижных электрических станций
низкого напряжения выполняются в соответствии с п. 112. Встречают-
ся два типа сетей: а) передача энергии по голым проводам и
б) распределение энергии изолированными проводниками. В техниче-
ском отношении оба типа проводки приблизи-
тельно равноценны, и область применения их
определяется тактическими соображениями. В так-
тическом отношении кабельные линии имеют
преимущества в быстроте развертывания и сверты-
вания, малозаметности, маневренности в условиях
частой переброски. Преимущества шестовых линий
заключаются в быстроте и наглядности при отыска-
нии неисправностей, полной независимости от
условий погоды и возможности присоединения по-
требителя в любом месте, а не только в распре-
делительных пунктах (коробках). Питательные
линии строятся шестовые и кабельные, а распреде-
лительные— только кабельные. Область приме-
нения кабельных линий — электрификация инже-
нерных работ и освещение штабов, а шестовых —
освещение штабов. Учитывая лучшую маскировку
кабельных линий, рекомендуется использовать их
в условиях хорошей видимости позиций противником, а шестовые
линии несколько в тылу. Проводку к командным пунктам следует
делать кабелем, чтобы
Шестовые линии
сильного тока, предло-
женные и разработан-
ные автором, предста-
вляют собой двухпро-
водную линию, провода
которой укреплены на
опорах в виде шестов
(рис. 53). На шестах
(рис. 355) устанавли-
ваются специальные же-
лезные траверсы (рис.
356), на которые навер-
тываются изоляторы. По
изоляторам натягивают
голые медные провода.
Расстояние (пролет)
между шестами допу-
скается до 30 — 35 м.
Напряжение подводится
к линии от распреде-
лительного устройства агрегата заранее заготовленными магистраль-
ными концами, снабженными специальными наконечниками. Линия
362
укрепляется при помощи оттяжных веревок, оттяжных кольев и
клиньев. При благоприятных обстоятельствах используются для про-
водки деревья и стены деревянных домов, для чего в комплекте
имеются изогнутые крюки, на которые навертываются те же изоля-
торы, что и на траверсы шестов. В случае необходимости ответвле-
ния в сторону от главной линии имеются соответствующие зажимы,
позволяющие сделать ответвление голых проводов; в месте ответ-
вления ставится оттяжка. При наличии в данном районе постоянной
городской или сельской станции можно установить в необходимых
местах шестовые линии и питать их от этих станций. Присоединение
шестовых линий к постоянным сетям (рис. 52) производится при по-
мощи заранее изготовленных ответвительных магистральных концов,
снабженных специальными наконечниками; в местах ответвлений
ставятся воздушные предохранители. В местах перехода шестовыми
линиями дорог, переездов ставятся придорожные шесты.
Рис. 357. Магистральный конец:
1 — провод; 2— воздушный предохранитель; з — зажим
Магистральные концы (рис. 357) делаются длиной в 15 м из про-
водов марки ДПРН, ПРШТ и КРПТ. Сечение провода —2\6 л/л/2.
На концах провода снабжены: 1) кабельными наконечниками для
присоединения к зажимам распределительного устройства агрегата
станции; 2) зажимами для присоединения к голым проводам шесто-
вой линии. Последовательно с одним из зажимов смонтирован
однополюсный воздушный предохранитель. Разрез проводов в месте
присоединения кабельных наконечников имеет длину 150 мм.
Шесты изготовляются круглого сечения, длиной 4 л/, диаметром
50 мм, прямые, из вполне здорового соснового дерева. Трещины
допускаются только с одной стороны. На нижний конец шеста по
длине 200 мм при помощи винтов укрепляется железный башмак
конической формы из 8-/сг железа; башмак предохраняет нижний
конец шеста от расщепления при установке в землю. Придорожные
шесты изготовляются из того же материала и с тем же сечением.
Придорожный шест состоит из двух частей: добавочного шеста
длиной 3,25 мм со специальным железным кольцом и нормального
шеста, который укрепляется в этих приспособлениях. Общая длина
их—до 6,5 м. Шесты хранятся и перевозятся с надетыми на них
траверсами, но без изоляторов. Траверсы для изоляторов делаются
Ж
из железа; толщина траверса — около 8 мм, вес — 0,44 кг. Для навер-
тывания изоляторов делается нарезка 5/1в" по длине на 25—30 мм.
Расположение траверс на шесте видно на рис. 53. Изогнутые крюки
для проводки по деревьям, стенам, заборам и т. д. делаются желез-
ные, весом 0,23 кг. Диаметр нарезки для изоляторов — 5h6", Диа'
метр нарезки для ввертывания в дерево—12 мм, длина—72 мм.
Изоляторы (рис. 54) для шестовых линий изготовляются из ли-
того карболита. Изолятор — одноюбочный, штыревого типа, с наруж-
ной прорезью и с заштампованной внутрь втулкой (встречаются
изоляторы и без втулки, с нарезкой по карболиту). Внешняя и
внутренняя поверхности изолятора должны быть гладкими, поли-
рованными и не должны иметь трещин и зазубрин; нарезка должна
быть чистая, полная, без трещин, выщербов и заусениц.
Голый провод для шестовых линий употребляется медный,
отожженный, сечением 6 л/л2, диаметр провода—2,77 мм. Электри-
ческое сопротивление его — около 5 ом на 1 000 л; сопротивление
на разрыв—21—25 кг, на 1 лл2; вес 1 км провода — 54 кг.
Рис. 358. Магистральные линейные концы и их укладка
Оттяжной кол изготовляется из березового дерева, хорошего
качества; косослой в кольях не допускается. На верхнем конце
кола укрепляется прочное железное кольцо, а на нижнем — железный
башмак; башмак и кольцо предохраняют кол от расщепления при
вбивании его в землю. Длина кола—1 л, диаметр—50 лл. Оттяжная
веревка изготовляется из пеньки; длина веревки—6 л, окружность-
37 мм. На одном конце веревки заделывается петля для быстрого
крепления на шесте.
Клинья употребляются для укрепления шестов в ямах и для
выравнивания вертикального расположения их. Клинья изготов-
ляются из сухого, здорового дерева, твердой породы (береза, клен,
ясень и т. д.). Основные размеры клина: длина 250 лл, ши-
рина 45 лл и толщина 32 лл. С передней стороны клин гладко
срезан; срез постепенно сходит на-нет, начиная с половины длины;
клинья не окрашиваются.
Кабельные питательные линии для осветительных станций типа
АЭС-1 собираются из магистральных линейных концов кабеля
марки ПРШТ или КРПТ, сечением 2X6 лл2. Сеть состоит из кон-
цов длиной 25—50 л, с соединительными штепсельными муфтами
на обоих концах (рис. 358). Общая длина сети — 750 м. Сеть под-
364
КлЮчйется к распределительному устройству агрегата при ПоМоЩИ
магистрального конца длиной 6 м и сечением 2\6 л/л/2. Сра-
щивание отдельных кабельных концов производится помощью
соединительных коробок (рис. 359) на четыре направления. К этим
же коробкам приключаются и вводные концы для ввода электри-
ческой энергии внутрь зданий. Схема соединительной коробки ука-
зана на рис. 350, где видно, что соединительная коробка одно-
временно служит и для распределения электрического тока на три
направления. Два из четырех штепселей, расположенные диаметраль-
но противоположно, защищаются однополюсными предохраните-
лями. Корпус коробок делается из алюминия; монтаж схемы про-
изводится на карболитовой втулке. Коробка имеет две съемные
крышки для закрывания свободных
штепселей. Предохранители вставляются
через верхнюю крышку.
Распределительная сеть для внутрен-
ней проводки при электрификации шта- двоЭ
бов делается также разборной. От го-
лых проводов шестовой линии или от
соединительных коробок кабельной сети
напряжение подается внутрь здания
при ПОМОЩИ ВВОДНЫХ КОНЦОВ К рас- Рис. 360. Схема соединительной
цределительным коробкам. От распре- коробки
делительных коробок энергия подается
к источникам света ламповыми концами. В качестве источни-
ков света употребляются стандартные лампы накаливания с
цоколем Эдиссона, мощностью 25, 40, 60 и 100 вт. Для улуч-
шения условий светомаскировки лампы снабжаются абажурами
типа «Альфа». Все детали внутренней проводки соединяются меж-
ду собой путем свинчивания или штепсельных конструкций, без всяких
паек, без резания проводов, и монтаж производится быстро, без
обычных установочных материалов, как то: роликов, розеток и пр.
365
Вводные концы (рис. 361) делаются из провода марки ДПРН,
ПРШС или ДРПС, сечением 2X1.5 л/л/2, длиной 10 м. Конец
Рис. 361. Концы кабельной сети:
1 — магистральный конец; 2— вводный конец
снабжен: 1) наконечниками для включения в распределитель-
ную коробку и 2) зажимами для приключения к голым проводам
шестовой линии или штепсельной
муфтой для включения в соедини-
тельные коробки кабельной сети.
Разрез проводов в месте присоеди-
нения наконечников имеет длину
около 150 мм и должен быть об-
мотан шпагатом. Распределительная
коробка (рис. 362) представляет
Рис. 362. Распределительная коробка:
I — кожух; 2— предохранитель; 3 — вырез
собой щиток, позволяющий взять электрическую энергию на
пять направлений, как это видно из рис. '363. Кожух распредели-
тельной коробки может быть сделан из листового железа с после-
366
дующей оцинковкой или окраской черным лаком с горячей сушкой,
а также из алюминиевой отливки. Внутри установлен щиток из карбо-
лита или гетинакса, на котором смонтирована проводка. Каждое
ответвление защищено однополюсным предохранителем с плавкой
вставкой или вся коробка защищена двухполюсным^общим предохра-
нителем. В дне коробки имеются пять пар штепсельных гнезд для
включения ламповых концов, каждый
из которых может быть включен не-
зависимо друг от друга. Кроме того,
имеется пара штепсельных гнезд или
зажимов для присоединения вводно-
го конца. Установка коробки произ-
водится при помощи выреза в боко-
вой стенке кожуха. Число распреде-
0-
ш.
Штепсельные
гнезда
лительных коробок больше количе-
Рис. 363. Схема распределитель-
ной' коробки для внутренней^про-
водки
ства вводных концов, учитывая, что иногда на один ввод в большое
здание может быть использован один вводный конец с установкой вну-
три нескольких распределительных коробок. Энергия к последующим
коробкам берется от предыдущих путем использования одной пары
штепсельных гнезд при помощи соединительных концов, снабжен-
ных соответствующими зажимами. Длина соединительного конца —
6 м при сечении 2 X 1 мм2; марка провода ДПРН.
Ламповые концы (рис. 364) употребляются длиной 6, 9 и 15 м>
Ламповые концы делаются из провода марки ДПРН или ПРШС
сечением 2 X 1 мм2. Ламповые концы снабжены штепсельными
Рис. 364. Ламповый конец:
1 — провод; 2— патрон нормальный; 3 — штепсельная однополюсная вилка
вилками для • включения в гнезда распределительных коробок и
снабжены патронами Эдиссон-нормальный. Разрез провода у штеп-
сельных вилок должен быть обмотан шпагатом и иметь длину около
100 мм. Каждый конец окрашен со стороны вилок: концы длиной
15 м белой краской, длиной 9 м — красной краской и длиной
6 м —черной краской.
Питание энергией при электрификации военно-инженерных работ
происходит исключительно по кабельным линиям. Кабельные ли-
нии делаются из кабелей марки КРПТ. Основные данные кабелей
марки КРПТ указаны в таблице XL.
367
368
Таблица XL
Основные данные кабелей марки КРПТ
Сечение £ мм2 Жилы из медных отожженных про- волок Обмотка хлоп- чатобумажной пряжей в мм Вулканизиро- ванная резина в в мм Миткалевая лента в мм Скрутка жил Вулканизиро- ванная резина в мм Вес 1 000 л* в кг
число и диаметр проволок в мм диаметр в мм
нелуженых луженых толщина диаметр толщина диа- метр толщина диа- метр диаметр в мм толщина диа- метр
3X2,5 — 35X0,3 2,1 0,15 2,4 1,0 4,4 — — 9,46 3,2 15,9 318
3X4 — 56X0,3 2,6 0,15 2,9 1,0 4,9 — — 10,5 3,2 .16,9 398
3X6 __ 7X7X0,39 3,5 — — 1,0 5,5 — — 11,8 3,2 18,2 479
зхю 1X7X0,52 6Х"Х0,52 4,68 — —- 1,2 7,1 — — 15,3 3,6 22,5 766
3X16 — 19X7X0,39 5,9 — — 1,2 8,3 0,25 8,8 18,9 3,9 26,7 1 082
2X2,5 — 35X0,3 2,1 0,15 2,4 1,0 4,4 — 8,8 3,2 15,2 274
2X4 — 56X0,3 2,6 0,15 2,9 1,0 4,9 — — 9,8 3,2 16,2 329
2X6 — 7X7X0,39 3,5 — — 1,0 5,5 — — и,о 3,2 17,4 402
2ХЮ 1X7X0,52 6X7X0,52 4,68 — — 1,2 7,1 — — 14,2 3,6 21,4 630
2X16 19X7X0,39 5,9 1,2 8,3 0,25 8,8 17,6 3,9 25,4 910
Строение трехжильного магистрального шлангового кабеля
указано на рис. 365. Общий вид гибкого четырехжильного шлан-
гового кабеля дан на рис. 366. На концах кабеля имеются штеп-
сельные брызгонепроницаемые муфты,
трехполюсные или двухполюсные, круг-
лые или плоского типа (рис. 367).
Круглая штепсельная муфта двухжиль-
ного кабеля (рис. 368) состоит из сле-
дующих частей:' в алюминиевый пат-
Рис. 365. Строение трех-
жильного магистрально-
го шлангового кабеля:
Рис. 366. Общий вид четырехжильного-
гибкого шлангового кабеля для присоеди-
нения электроинструмента
I — жила; 2 — резиновая
изоляция; 3 — резиновая
опрессовка; 4—миткалевая
лента; в—защитный рези-
новый слой
рон (5) вставлен эбонитовый корпус (7) с двумя (или тремя, в зависи-
мости от типа штепселя) отверстиями, в которые вставлены латунные
гнезда (3) (в трехполюсных штепселях гнезда расположены под углом
120° друг к другу); в гнезда впаяны концы кабеля (7); корпус (7) задер-
Рис. 367. Плоская штепсельная
муфта двухжильного кабеля:
1— корпус; 8—замок; 3 — ось;
4 — кольцо; 6 — кольцо;. 6 — гайка;
7 — подкладка; 8 — гнездо; 9—шай-
ба; 10— гайка специальная; 11 —
изолятор; 18— винт точеный; 13—
кольцо; 14 — крышка; 15 — про-
кладка; 16— дощечка; 17— шайба
чистая; 18 — заклепка; 19 — ось;
80 — пружина; t81 — шплинт раз-
водной; 82 — шайба
живается в патроне стопорными винтами и, кроме того, прокладкой
из гетинакса (9); на патроне помещена алюминиевая гайка (70),
которая ввинчивается на патрон штепселя, соединяемого с этой
муфтой, и таким образом предохраняет их от разъединения.
Стопорный винт (72) предназначен для задерживания гайки на
патроне. Кабели свертываются в бухты и связываются ремнями (6).
24 Электротехнические средства
369
Рис. 368. Круглая штепсельная муфта с двухжильным кабелем:
1— корпус штепселя; 2— кабель; 3 — гнездо; 4— изоляционная лепта;
5 — патрон; . 6 — ремень; 7— впайка концов; 8 — пряжка; 9 — прокладка;
10— гайка; 11— кольцевая резиновая прокладка; 12— стопорный винт
Для соединения отдельных кабельных концов между собой
служат соединительные коробки: двухполюсные и трехполюсные
(рис. 369 и 370). Каждая коробка имеет четыре штепселя, позволяю-
щих не только соединять два кабеля между собой, но и разветвлять
подведенный к коробке кабель на три направления (рис. 369).
к потреб
Рис. 369. Соединительная трехполюсная коробка:
1 — корпус; 2 — карболитовая втулка; 3, в — кольцевые шипки; 4 — вилка; 5 — про-
кладка; 7 — крышка коробки; 8, 0 — резиновые прокладки; 10— крышка штепселя
370
Ввод
Рис. 370. Коробки плоского типа:
1 — трехполюсная; 2 — двухполюсная
Рис. 371. Общий вид деталей кабельной сети с круглой арматурой:
/ — распределительная коробка; 2 — соединительная коробка; 3 конец
кабеля с штепсельными муфтами
24*
Трехполюсная коробка имеет сле-
дующее устройство. В алюми-
ниевый корпус (7) с диаметрально
расположенными четырьмя штеп-
селями вставлена карболитовая
втулка (2); в нее вставлены вилки
(4) — по три на каждую муфту.
Все первые вилки соединены
между собой, а также все вторые
вилки и третьи. Для этого слу-
жат три латунные кольцевые шин-
ки, изолированные друг от друга
миканитовыми прокладками: в них
впаяны легкоплавким припоем
штепсельные вилки. Каждый штеп-
сель закрывается навинчиваемой
на него крышкой (70). Корпус ко-
робки закрывается крышкой (7),
навинчиваемой на розетку в кор-
пусе. Крышка имеет выступающее
наружу кольцо с нарезкой, на
которое навинчивается крышка
любого штепселя (70), чтобы она
не потерялась, когда штепсель
находится в работе. Такое же коль-
цо имеется на корпусе с противо-
положной стороны. Двухполюсная
коробка отличается от трехпо-
люсной тем, что в каждом штеп-
селе имеются только две вилки.
Чтобы короткое замыкание в от-
ветвлении не повлекло перегорания
предохранителей на щите, стоящих
в цепи осветительной нагрузки,
на ответвлениях в соединительных
коробках один полюс отпаивается
через предохранитель.
Перегоревший предохранитель
отключает от соединительной ко-
робки только тот приемник, ко-
торый включен на данное от-
ветвление. Вторые вилки соединя-
ются вместе с помощью кольцевой
шинки. В некоторых случаях ка-
бели на одном конце снабжены
муфтами с гнездом, а на другом —
с вилкой, и таким образом кабели
могут соединяться между собой
последовательно без специальных
соединительных коробок. Для раз-
ветвления кабеля в комплект сети
И ы
372
бид сверлу бе» крышки Вид на крышку сверху
вводятся в этом слу-
чае специальные раз-
ветвительные короб-
ки, имеющие ввод
(вилка) и три вывода
(гнездо). В двухпро-
водной сети напряже-
ние к потребителям
подается от тех же
соединительных ко-
робок или от распре-
делительных плоских
коробок (рис. 370),
а в трехпроводной
сети — от специаль-
ных распределитель-
ных коробок(рис. 370
и 371), которые вклю-
чаются в питатель-
ную сеть или к со-
единительным короб-
кам.
Потребители элек-
трической энергии,
например электроин-
струмент, подключа-
ются к распредели-
тельным коробкам
при помощи концов
с муфтами, имеющих-
ся при каждом элек-
троинструменте. Рас-
пределительная ко-
робка (7) (рис. 372)
может делаться ци-
линдрической формы,
с расположенными по
окружности шестью
штепселями (25), име-
ющими по три вилки
(77) каждый. Одна
жила кабеля (3), вве-
денного в коробку,
соединяется от каж-
дого штепселя с од-
ной вилкой; две дру-
гие подведены к ла-
тунным контактным
планкам (9), укреп-
ленным на панели
(8) из фенолита. От
373
контактных планок эти две фазы разветвляются через предохранители
(11) к штепселям. Предохранительная свинцовая проволока, диаметром
1,25 мм и длиной 60 мм, ставится между двумя винтами (12 и 13),
из которых первый находится на контактной планке и второй — на
латунном кронштейне (10), соединенном с вилкой штепселя. Таким
образом, на каждом ответвлении поставлены предохранители в две
фазы. Перегорания их достаточно для разрыва цепи тока в данном
ответвлении и отключения его
в случае короткого замыкания или
перегрузки в ответвлении (выше 15 а).
Коробка закрывается крышкой
(19), закрепляемой барашком (21).
Каждый штепсель (25) в свою оче-
редь закрывается крышкой (23), на-
винчиваемой на него, подобно крыш-
кам в соединительных коробках.
Когда коробка находится в работе,
крышки с штепселей снимаются и
навинчиваются, во избежание утери
их, на винты (20), выступающие из
крышки коробки. В таком виде ко-
робка изображена на рис. 371, слева.
Для заземления коробки служит винт
(24). В качестве защитного заземле-
ния (рис. 373) применяется желез-
ный стержень (1), который при по-
мощи провода (2) присоединяется
к винту (24) распределительной ко-
робки. Каждая коробка заземляется
отдельно.
Рис. 373. Стержень для заземления: Конструкция и схема распреде-
1 — стержень; 2 — провод ЛИТеЛЬНОЙ КОробкИ ПЛОСКОГО ТИПЗ
изображены на рис. 370.
При прокладке шестовых и кабельных линий, а также при устрой-
стве внутренней проводки требуются различные вспомогательные при-
способления, инструмент и аппараты.
Размотка голых медных проводов и смотка их производятся с
переносных рам, представляющих собой станок для укрепления
катушки. Вес рамы с осью — около 9 кг. Рама делается из железа
без раковин, плен, трещин и расслоений; деревянные ручки не дол-
жны иметь трещин, выбоин, отколов и зазубрин. В раме укрепля-
ются катушки для наматывания и разматывания медного провода. На
каждую катушку наматывается 1 000 м провода сечением в 6 мм1.
Вес катушки без провода — около 3 кг. Катушка состоит из клепа-
ного железного барабана с укрепленными по обеим его сторонам
железными дисками, служащими щеками барабана. В некоторых
местах рационально ввели установку на одну раму двух катушек,
используя специальную ось. Часто катушки укрепляются на авто-
мобиле. Для установки крюков и сверления проходов в здания
употребляются бурава. Крюки ввинчиваются при помощи специаль-
ных ключей. Изоляторы и клинья переносятся в специальных бре^
зентовых сумках.
374
Лампы укладываются для перевозки в специальные ящики
двух типов: а) для ламп мощностью 25, 40 и 60 вти б) для ламп
мощностью 100 вт. Крышки и дно ящика покрыты туго натянутым
брезентом. Гнезда для укладки ламп в вертикальном положении
сделаны секционно из
натянутого продольно
и поперечно прочного
шпагата. Отдельные рам-
ки (секции) вынимаются
и переносятся самостоя-
тельно. В каждой рамке
укладываются 16 шт.
ламп.
Из вспомогательных
приспособлений при экс-
плоатации кабельных ли-
ний необходимо отме-
тить железную катушку
с кронштейном, предна-
значенную для смотки
кабелей в бухты (рис.
374), и в некоторых слу-
чаях наличие деревян-
ной штанги с железным
наконечником и рогати-
ной на конце для на-
броски кабелей на мест-
ные предметы. Катушка
устроена таким образом,
что один из ее дис-
ков является съемным.
Такая конструкция по-
зволяет снимать с бара-
бана катушки правиль-
но намотанные бухты ка-
беля. Иногда встречают-
Рис. 374. Начало смотки кабеля в бухты
ся деревянные приспособления в виде крестовины со стойкой,
позволяющие сматывать кабель на месте и подносить к месту
укладки в бухтах.
118, Агрегаты постоянного тока
Состав подвижных электрических станций постоянного тока
указан в п. 110. По мощности агрегата различают станции в 1,5,
3, 6 и 10 кет при напряжении 120 в. По типу применяемой сети
можно указать на станции с шестовой питающей сетью типа АЭС-1
и станции с кабельной сетью типа АЭС-1. В зависимости от транс-
портной характеристики встречаются станции: 1) конные типа Т-1
и 2) автомобильные, причем последний тип имеет агрегаты с соб-
ственным первичным двигателем внутреннего сгорания и с исполь-
зованием двигателя транспортной единицы. В отношении станций
375
с самостоятельным съемным агрегатом необходимо различать кон-
струкции: 1) связанные с определенным приданным данной стан-
ции автомобилем, например станция типа АЭС-1, и 2) приспособ-
ленные для укладки на любой автомобиль, например станции типа
ЭС-1. Сравнение различных выполнений с тактической и техни-
ческой стороны, а также преимущества и недостатки различных
конструкций указаны в п. 112.
Основные данные агрегатов, мощностью 1,5, 3 и 6 кет приве-
дены в таблице XLI. Агрегаты с двигателем типа «Л» называются
АЛ-3/2, АЛ-6/2, АЛ-12/2, а агрегаты с двигателем типа «ЛД» —соот-
ветственно АЛД-6.
Т а б л и ц a XLI
Основные данные агрегатов
Наименование характеристик Мощность агрегата в кет
1,5 3 6
Тип двигателя внутреннего Л-12, Л-12/2
сгорания Л-3/2 Л-6, Л-6/2, ЛД-6
Мощность двигателя в л. с. . 3 6 12
Число оборотов в минуту . . Тип генератора постоянного 2 200 2 200 2 200 HN45,
тока HN20, ПН-10 HN30, ПН28.5
ПН-45
Напряжение в в 120 120 120
Мощность в кет 1,5 3 6
Распределительное устройство 3 отдельном ящике
Вес агрегата в целом в кг . . Габаритные размеры агрегата 200 280 375
в мм:
длина 1 130 1 250 1 250
ширина 540 540 700
высота 895 1 075 1 090
Все агрегаты смонтированы на специальных тележках, которые
иногда снабжаются рессорами, а чаще они безрессорные (рис. 375).
Для удобства передвижения агрегата по земле колеса тележек
имеют значительный диаметр (до 250 мм) и обод их обтянут
резиной.
Соединение первичного двигателя внутреннего сгорания и элек-
трического генератора — непосредственно на одном валу при помощи
эластичной муфты. Крепления двигателя, генератора и остальных
элементов агрегата к раме снабжаются контргайками или пружин-
ными шайбами. Расположение генератора на раме должно обеспе-
чивать свободный доступ к щеткам и масленкам Штауфера. Рама
снабжена прочным и надежным приспособлением для втаскивания
агрегата на автомашину и для крепления его в кузове по-поход-
ному. Рама спроектирована таким образом, что при вкатывании на
машину она, так же как и отдельные части агрегата, не задевает
за платформу автомобиля. Рама имеет съемную тягу для перевозки
агрегата по земле. Особенности конструкций, двигателей внутрен-
376
него сгорания и генераторов агрегатов подробно указаны в
пп. 114 и 98. Агрегат снабжается специальным бензиновым баком,
который внизу имеет спускной кран. Бензиновый бак изготовляется
из оцинкованного железа с наливным отверстием, снабжаемым
фильтром (сеткой). Распределительное устройство агрегатов монти-
руется в отдельном переносном железном ящике двух конструкций:
1) с зарядной частью (рис. 345) и 2) без зарядной части (рис. 376).
Агрегаты грунтуются и окрашиваются два раза: 1) рама,
ограждение маховика и генератор—в защитный цвет; 2) выхлопная
труба и глушитель натираются сухим графитовым порошком;
Рис. 375. Общий вид агрегата мощностью в 6 кет постоянного тока:
1 — двигатель; 2— генератор; 3 — бензиновый бак; 4— рама агрегата; 5 — колеса
3) блок цилиндров — черным и огнеупорным лаком; 4) картер, боко-
вины радиатора и кронштейн вентилятора — в защитный цвет;
5) масленки двигателя, а также лопасти вентилятора—в красный
цвет; 6) распределительное устройство — в защитный зеленый
цвет снаружи и в черный внутри; 7) аппарели и оттяжки — в защит-
ный зеленый цвет.
Основные данные агрегата мощностью 1,5 кет типа АЛ-3
приведены в таблице XLI. Схема электрических соединений дана на
рис. 350, а общий вид — на рис. 376. Основное назначение агрегата —
зарядка аккумуляторов и освещение командных пунктов крупных
войсковых соединений. Агрегат может перевозиться на любом авто-
мобиле.
Агрегат мощностью 3 кет, типа АЛ-6/2, по конструкции мало
чем отличается от агрегата мощностью 1,5 кет', разница — в типах
первичных двигателей и электрических генераторов, указанных в
таблице XLI. Общий вид агрегата изображен на рис. 377. Схема
377
электрических соединений агрегатов указана на рис. 351, а внеш-
ний вид распределительного устройства — на рис. 345. Иногда
Рис, 376. Агрегат мощностью 1,5 кет в развернутом виде (постоянного тока)
1 — агрегат; 2— распределительное устройство; 3 — кабель
распределительное устройство этих агрегатов выполняется из двух
частей: распределительного щита и зарядной части, смонтированных в
отдельных ящиках
(рис. 347 и 348).
Схемы электриче-
ских соединений
этих щитов приве-
дены на рис. 378
и 379. Основное
назначение агрега-
тов •— освещение
штабов и зарядка
аккумуляторных
батарей. Агрегаты
могут перевозить-
ся на любом виде
транспорта.
Агрегаты мощ-
ностью 6 кет в
конструктивном
отношении подоб-
ны агрегатам типа
АЛ-3 и АЛ-6/2;
основные данные
Рис. 377. Агрегат мощностью 3 кет для подвижной приведены В таб-
станции постоянного тока типа АЭС-1 лице XLI. Общий
вид агрегата дан
на рис. 375. Основное назначение агрегата — освещение крупных шта-
бов и зарядка аккумуляторных батарей всех типов и конструкций.
Агрегат может перевозиться на любом автомобиле.
378
Рис. 378. Схема соединений распределительного
щита:
/— вольтметр; 2—амперметр; 3-—шунтовой реостат;
4 —рубильник; 5 — предохранители; 6 — клеммы от
генератора; 7 — линии к потребителям; 6 — лампа
Рис. 379. Схема соединений зарядного щита:
1 — амперметр; 2— переключатели; з — гнезда для присоединения батарей; 4'—реостат
на 1—6 батарей по 12 в; 5 — реостат на б батарей по ]2 в; 6 — реостат батарей по
5 в; 7—реостат на 1 батарею в 80 в; 3 — минимальный автомат
119. Станция постоянного тока типа АЭС-1
Агрегаты типа АЛ-3/2, АЛ-6, АЛ-6/2 и АЛД-6 могут назна-
чаться в состав станций типа АЭС-1 и ЭС-1. Основные данные
станции типа АЭС-1 с агрегатом 3 кет указаны в таблице XLII. Стан-
ция АЭС-1 монтируется на автомобиле типа ГАЗ-АА, грузоподъем-
ностью 1,5 т, со специальным оборудованием.
Таблица XLII
Основные данные подвижных станций постоянного тока типа АЭС-1
Характеристика Цифровые данные
Тактические свойства Продолжительность работы агрегата с имеющимся запасом горючего при агрегате в часах 12
Продолжительность работы агрегата с запасом масла в картере без подливания свежего в часах 8
Максимальный пробег станции без возобновления запа- сов топлива в баках автомобиля в км 200
Число световых .точек мощностью 25, 40, 60 и 100 в/п, устанавливаемых при эксплоатации станции с имею- щимся имуществом 65
Типы аккумуляторов, для зарядки которых имеются специальные реостаты: а) 12-е батарей с зарядным током (в а) .... 7—11
б) 5-е 2,5
в) 80-е „ „ „ „ 0,6
Место работы станции В центре нагрузки
Обоз станции в наилучших усло- виях маскировки 1 автомобиль ГАЗ-АА
Технические данные Вес станции с полной нагрузкой в кг 3 000
Габариты станции в мм: длина 5 600
ширина 2 350
высота 2 750
Автомобиль станционный: грузоподъемность в т 1,5
Первичный двигатель агрегата: мощность в л. с 6
Электрическая машина агрегата — генератор постоян- ного тока: мощность в кет 3
Распределительное устройство В отдельном ящике
380
Характеристика
Цифровые данные
Эксплоатационные характеристики
Запас горючего в расходном баке в кг.........
Запас горючего, возимый в запасных бидонах, в кг .
Запас ламп электрических в шт................
Расчет личного состава станции
Начальник станции............................
Шофер........................................
Электротехников..............................
Электромонтеров..............................
16,5
25
150
1
1
2
2
В комплект станции входит один или два агрегата. Для спуска
и подъема агрегата в автомобиль имеются аппарели, сделанные
из уголкового железа. Вкатывание и спуск производятся при помощи
блока. В задней части платформы сделан ролик для предохранения
от перетирания каната при подъеме агрегата. Во время перевозки
агрегат укрепляется к платформе автомобиля при помощи четырех
оттяжек.
Станция типа АЭС-1 укомплектовывается: 1) шестовой сетью или
2) кабельной проводкой. В первом случае в состав сети входит
30 шестов (из них четыре придорожных), 10 оттяжных кольев, 15 от-
тяжных веревок, 88 клиньев, 120 карболитовых изоляторов, 2 500 м
голого медного отожженного провода сечением 6 мм2, 16 распреде-
лительных коробок и различных концов по данным таблицы XLIII.
Таблица ХЕШ
№ по пор. Назначение концов Сече- ние в мм- Длина в м Количе- ство в комп- лекте станции
1 Магистральные 2X6 15,0 3
2 Вводные 2X1,5 10,0 20
3 Ламповые 2x1 15,0 15
2X1 9,0 15
2X1 6,0 45
4 Соединительные 2X1 6,0 5
5 Для наружного освешения 2X1 1,5 5
6 Для соединения аккумуляторных батарей 1X4 0,75 30
7 Для присоединения батарей к распредели- тельному щиту 1X4 3 8
8 Для соединения распределительного уст- ройства и агрегата 3X4 3 1
381
SSOl
Рис. 380. Укладка имущества подвиж-
ной станции постоянного тока типа
АЭС-1 с шестовой сетью:
1—шесты линейпые и придорожные;
о—брезентовое покрытие; 3—железный
каркас; 4 —агрегат; 5—ящик № 2; б—ящи-
ки ламповые № 3; 7 — распределитель-
ное устройство; 8— ведро парусиновое;
9 — ломы; 10— катушка с запасным про-
водом; 11 — монтерские сумки; 12—ящик
ламповых концов; 13— катушки линей-
ного провода; 14— ящик с сосудами для
составления раствора; 15—колья оттяж-
ные; 16—бензиновый бак; 17 — стремян-
ка; 18— рама переносная; 19— фонарь
Электротехнические средства
Рис. 381. Укладка имущества подвижной станции’постояи-
ного тока типа АЭС-1 с кабельной сетью:
1 — автомобиль; 2— каркас; 3 — агрегат; 4 — брезентовый верх;
б—освещение платформы; 6 — подножка; 7— кабельная катуш-
ка; 8— бидон для бензина; 9 — бидон для масла и бидон для
керосина; 10— распределительное устройство; 11 — аппарель;
12 — направляющая; 13— топор; 14— лопата; 15— шест для
накидывания провода; 16 — ящик с имуществом для зарядки
аккумуляторов; 17— ящик ламповый; 18 — ящик ламповый для
ламп в 100 ewi; 19— ящик для абажуров «Альфа»; 20— ящик
для запасных частей; 21 — ящик для запасных частей и при-
надлежностей; 22, 23 — кабель главный; 24— вводный конец;
25 — кабель соединительный; 26 — конец внешнего ^освещения;
27 — конец ламповый (белый); 28—конец ламповый (красный);
29 — конец ламповый (черный); 30— фирменная табличка;
31—коробки соединительные; 32 — коробки распределительные
Во втором случае в комплект станции вместо элементов шестовой
сети и голого провода входят 30 линейных концов длиной по 25 м и со-
единительные коробки; все остальное имущество в основном остается
такое же, как и в первом варианте. Подробное описание элементов
полевых сетей дается в п. 117. Укладка станции АЭС-1 с шестовой
сетью приведена на рис. 380, а с кабельной — на рис. 381. Общий
вид станций типа АЭС-1 с кабельной сетью показан на рис. 382.
Рис. 382. Станция типа АЭС-1 с кабельной сетью в развернутом виде:
1 — агрегат; 2— распределительное устройство; 3 — кабельная сеть;
4 — автомобиль станции
Для защиты всего имущества станции от влияния атмосферных
условий автомобиль снабжается фанерным или брезентовым верхом,
укрепленным на металлическом каркасе. Задняя и боковые стенки
брезентового верха имеют кожаные пришивные ремни для закреп-
ления в свернутом положении. Автомобиль окрашен в установлен-
ный защитный цвет.
Станции типа ЭС-1 отличаются от станций типа АЭС-1 отсутст-
вием оборудованного автомобиля для перевозки станции. Эти стан-
ции устанавливаются на любой автомобиль (рис. 383) ГАЗ или ЗИС.
Вместо каркаса с брезентовым верхом имущество станции ЭС-1 по-
крывается при перевозке брезентом, а агрегат — специальным чех-
лом; запасные части, принадлежности, инструмент и расходный ма-
териал уложены в съемные ящики.
120. Станция переменного тока типа АЭС-3
Подвижные электрические станции переменного тока назначаются
для электрификации инженерных работ — мостовых, лесозаготови-
тельных, строительных, гидротехнических и пр. Все станции трех-
фазного тока строятся при напряжении 230/133 в и частоте 50 герц.
В зависимости от типа тяги могут встретиться станции автомобиль-
ные и тракторные. Состав подвижных станций указан в п. ПО. Все
станции снабжены кабельной сетью и монтируются на определенной
транспортной единице, входящей в состав станций.
383
Вид в плана
Рис. 383. Укладка имущества станции
постоянного тока с кабельной сетью:
1 — мешок с четырьмя 50-л* бухтами
кабеля; 2 — ящик с ламповыми и ввод-
лнми концами; 3 — ящик для запаспых
частей и принадлежностей; 4 — ящик с
запасными частями для зарядки акх;у-
муляторов; 5— ящик для запасных ча-
стей к агрегату; 6'— ящик с 25-вш лам-
пами— Зшт.; 7— ящик с соединитель-
ными и распределительными коробками;
8 и 9—мешки с пятью 25-лг бухтами ка-
беля; 10 и 11— мешки с тремя 50-л< бух-
тами кабеля; 12— шест для накидки
проводов; 13 — аппарель; 14 — агрегат;
15— ящик распределительного устрой-
ства; 16 —ремень; 17-—стяжка агрегата;
18—бидон для масла и керосина; 19 — би-
дон для бензина; 20 — тяга ручная;
21—кабельная катушка; 22— ламповый
ящик для 100-ет ламп; 23—топор; 24—ло-
пата саперная; 25— лом
2035
Рис. 384. Агрегатная машина станции типа АЭС-3:
1 — автомобиль; 2— генератор; 3 — возбудитель; 4 — брезен-
товый верх; 4Г—^распределительное устройство; 6—осве-
щение платформы; 8— крышка возбудителя; 9 — кабель
трехжильный; „10— место для коробок распределительных;
11—место для коробок соединительных трехфазных; 12—место
для коробок соединительных осветительной сети; 13 — ка-
бельная катушка; 14 — место для заземлительных штырей;
15— бидон для бензина; 17.— запасное колесо; 18— люк;
19— огнетушитель; 20— фирменная дощечка
Электргсехяичеекие средства
Подвижная электрическая станция переменного тока мощностью
в 15 ква, типа АЭС-3, смонтирована на двух автомобилях ГАЗ
(рис. 9), грузоподъемностью 1,5 т\ на первой машине (рис. 384)
находится агрегатная часть станции и кабельная сеть, а на второй
Рис, 385. Вспомогательный автомобиль:
< —прожектор запивающего света; 2—арматура местного
освещения; 3 — ящики с электроинструментом
(рис. 385) — имущество для электрификации работ — комплект элек-
трифицированного инструмента и осветительных средств; первый авто-
мобиль называется агрегатным, а второй — вспомогательным. Основ-
ные данные станции приведены в таблице XLIV.
Таблица XLIV
№ по пор. Наименование характеристик Тип станции
ТЭО-1 АЭС-3 АЭС-4
1 Продолжительность работы агрегата с имеющимся запасом горючего (в час.) 8 6 10
2 Продолжительность работы агрегата с запасом масла в картере (в час.) 30 12 —
3 Продолжительность работы без подливания масла в редуктор (в час.) — 10 —
4 Максимальный пробег станции без возобновления запаса горючего (в км) — 150 ——
5 Угол опрокидывания 30° 30° 30°
6 Комплект электроинструмента: поперечных цепных пил 4 4 4
круглых циркульных пил 1 1 1
ленточных пил 2 2 2
электродолбежников 2 2 2
электрорубанков 1 1 1
электросйерлилок 3 3 3
электроторцевых ключей 1 1 1
приборов для точки пильных и долбежных цепей 1 1 1
приборов для пайки ленточных полотен . . 1 1 1
7 Установленная мощность электроинструмен. (в кет) 13,3 13,3 13,3
25 Электротехнические средства
385
Ти п станции
Наименование характеристик
ТЭС-1 АЭС-3 АЭС-4
8 Количество светильников наружного освещения . . 14 13 13
9 Комплект осветительных средств:
прожекторов с лампой 1 000-вт 4 2 2
2 2 1
фонарей „ „ 300 4 3 6
арматур „ „ 150 „ 4 6 4
10 Установленная мощность осветительных средств
в кет 6,8 4,8 4,7
11 Протяженность силовой сети вл 750 375 400
12 „ осветительной сети в м 500 300 350
13 Место работы станции В центре нагрузки
в наилучших ус-
ф ловиях маскировки
14 Обоз станции . . . . При- Авто- Авто-
цепок моби- моби-
4, лей лей
трак- 1,5-от 2
торов 2
2
15 Первичный двигатель агрегата (тип) Бе нзинов ый
16 Электрическая машина агрегата — генератор пере-
менного трехфазного тока:
напряжение в в * 230/133 .230/133 230/133
частота в гц . . 50 50 50
число оборотов в мин 1 500 1 500 1 500
мощность в кеа 30 15 30
17 Возбудитель — мощность в кет 0,7 0,7 0,99
18 Расход бензина 2-го сорта на силу/час в кг ... 0,325 0,325 0,3
19 Расход масла на силу/час в кг 0,025 0,025 0,025
20 Расчет личного состава станции (полный):
По станции
Начальник станции 1 1 1
Станционный электромеханик 1 1 1
Моторист 1
Линейный электромонтер 1 1 1
Трактористов 2 —
Шоферов — 2 2
Кладовщик 1
Пом. кладовщика 1 — —
По электроинструменту
Электромеханик старший 1 — —
Слесарь-электромонтер ’. . 1 1 1
По осветительным средствам
Электротехник старший (светотехник) 1 I —
Электромонтеров по освещению (светотехников) . 2 2 1 1
386
I ряд укладки
II ряд укладки
Ши 1У ряды укладки
Разрез по C-D
Разрез по N-M
Разрез по L-K
брезентовое
покрытие
автомобиля
борт
автомобиля
1940
Примечание
Обозначения 9а и 13а-
- насини 3 ряда.
обозначения 106 и 116-
-ящики 4ряда
Рис. 386. ^Ориентировочная укладка комплекта электроинструментов и принадлежностей станции на вспомогательный автомобиль:
1— поперечная пила; 2- сверлилка; 3— долбежник; 4— ленточная пила; 5 — набор сверл; 6 — ящик с оттяжками; 7— ящик с копьями; 8 — электрорубанок; 9 — ториевый
ключ-отвертка; 10—.паяльный аппарат; 11 — прибор для точки цепей; 12 — круглая пила
Элоктротохнпчеекие сродства
По своей подвижности, компактности и комплекту средств стан-
ция очень удобна для механизации территориально разбросанных
объектов работ, например водные пункты, строительные дворы
при мостовых работах и т. д.
В качестве первичного двигателя агрегата станции использован
мотор автомобиля ГАЗ, который при помощи редукторной передачи
соединен с синхронным трехфазным генератором, мощностью 15 ква,
при среднем коэфициенте мощности cos ср = 0,8; эффективная мощ-
ность, отдаваемая генератором в сеть при полной нагрузке, 12 кет;
генератор установлен на швеллерной раме, прикрепленной к раме
шасси (рис. 384) автомобиля. Для поддержания нормального напря-
жения первичный двигатель станции снабжается регуляторами числа
оборотов., а генератор — автоматическими регуляторами напряжения^
Распределительное устройство станции смонтировано внутри кузова,
сзади кабинки шофера, на специальных амортизационных пружинах
(рис. 354).
Присоединение потребителей электрической энергии происходит
к специальной фидерной панели. Измерительные приборы и аппа-
ратура, указанные в схеме электрических соединений, смонтированы
на гетинаксовой доске размером 10X850X995 мм, прикрепленной
к железному каркасу. Внизу под доскою укрепляются шунтовой рео-
стат и магнитный регулятор. Для удобства наблюдения и учета
дежурному бойцу установлен съемный или откидной стул, под кото-
рым находится крышка люка, где располагается генератор. Связь
между дежурным электромехаником и шофером происходит через
специальную переговорную трубку, проведенную из кабинки к щиту.
Фидерная панель имеет три трехполюсные штепсельные вилки для
силовой нагрузки, включаемые одним рубильником, и четыре двух-
полюсные— для осветительной нагрузки, также включаемые одним
рубильником. В нерабочем положении вилки защищены специаль-
ными навинтованными крышками, которые во время работы висят
на цепочках.
Сеть станции—кабельная, причем имеется 375 м трехжильного
кабеля для питания силовой нагрузки и 300 м двухжильного кабеля
для устройства освещения. Кабель, как двухжильный, так и трех-
жильный, употребляется сечением 10 мм2, в концах длиной 25 м.
Концы снабжены штепсельными муфтами и ремнями для завязки
после свертывания кабеля в бухты. Количество элементов сети ука-
зано в таблице XLV.
Таблица XLV
Наименование эле- ментов сети Станция АЭС-3 Станция ТЭС-1 Станция АЭС-4
силовая сеть освети- тельная сеть силовая сеть освети- тельная сеть силовая сеть освети- тельная сеть
Кабельные концы . . 15 12 30 20 12 10
Соединительные ко- робки 15 12 30 20 6 6
Распределительные коробки 7 — 10 — 4 4
25*
387
Укладка сетевого обо-
рудования производится
частично на агрегатном ав-
томобиле (рис. 385). Вдоль
платформы в кузове маши-
ны устроены закрома, куда
и укладываются бухты
кабеля, соединительные и
распределительные короб-
ки. На закроме укреплены
ремнями кабельные катуш-
ки. В нерабочем положении
закрома закрыты крышка-
ми, открывающимися нару-
жу. На боковых стенках
закромов внутри закрытого
кузова укреплен шанцевый
инструмент. На вспомога-
тельном автомобиле уло-
жены средства для электри-
фикации работ, комплекты
электроинструмента (рис.
386) и осветительных при-
боров (рис. 387) в коли-
честве, указанном в табли-
це XLIV. Каждый электро-
инструмент уложен вместе
с концом кабеля и запас-
ными частями в отдельный
специальный ящик. Про-
жекторы устанавливаются
на кронштейне (9). Фонари
крепятся к планкам каркаса
(2). Внутри этого каркаса
укладываются детали мач-
ты прожекторов, треноги и
штанги фонарей. Остальные
элементы осветительных ус-
тановок (оттяжные колья,
подпятники, кабель) укла-
дываются в двух ящи-
ках на платформе машины.
Встречаются подвижные
электрические станции ти-
па АЭС-3 с несколько из-
мененной конструкцией ку-
зова агрегатной машины.
Кузов жесткий, имеет сбо-
ку окна. Могут встретиться
станции этого типа также
с несколько измененным
388
д
S
а
га
га О
5Ф
о
s
о
д
s
s
Д’
д
«О
§
с
s
комплектом электрифицированного
инструмента и осветительных
средств.
121а. Подвижная электрическая
станция типа ТЭС-1
Подвижная электрическая стан-
ция переменного тока мощностью
30 кеа, типа ТЭС-1 (рис. 314), смон-
тирована на четырех тракторных
прицепках грузоподъемностью
1,75 т. Тягачом для поезда из двух
прицепок должен быть гусенич-
ный быстроходный трактор. Каж-
дая прицепка имеет тормоз и
снабжена железным каркасом с бре-
зентовым чехлом защитного цвета.
На первой агрегатной прицепке 1-го
поезда (рис. 388) находятся агре-
гат с распределительным устрой-
ством, расходные бензиновые баки,
запасные части, инструмент и при-
надлежности для обслуживания
агрегата. На второй прицепке 1-го
поезда перевозится бензин и ке-
росин в железных бочках, масло
в бидоне и два конца кабеля дли-
ной по 100 м. На первой при-
цепке 2-го поезда—сетевая № 1 (рис.
389) — укладывается имущество
для освещения: прожектора, мач-
ты для них, светильники (местного
и общего освещения) с треногами,
лампы, элементы осветительной
сети и инструмент. На второй при-
цепке 2-го поезда — сетевая № 2
(рис. 390) — перевозится комплект
электроинструмента и элементы
силовой кабельной сети. По своим
тактико - техническим характери-
стикам станция подходит для элек-
трификации более крупных объ-
ектов, например лесозавод и строй-
двор при нем, бетонный завод
и пр. Основные данные станции
приведены в таблице XLIV.
Агрегат станции типа ТЭС-1 не-
съемной конструкции, укреплен
на специальной раме (рис. 388),
связанной с шасси прицепки.
389
-ът-земли<л зозо-
Рис. 388. Агрегатная прицепка тракторной станции:
1 — прицепка; 2 — платформа прицепки; 3 — каркас уголкового железа; 4 — брезентовый верх; 5 — сиденье; 6 — шасси прицепки; 7 — рама для
установки двигателя; 8—блок двигателя; 9 — крепление двигателя; 10— радиатор; 11 — контрольная трубка радиатора; 12— спусковой во-
дяной кран; 13 — водяной насос; 14— вентилятор; 15— вентиляторный ремень; 16— натяжное приспособление вентиляторного ремня;
17— масляный насос; 18— масляный фильтр; 19— маслопровод; 20— масляный контроллер; 21— расходные бензиновые баки; 22 — бензо-
провод; 23 —спускной кран и трубка; 24— расходный крап; 25— диафрагмовый бензиновый насос; 26 — карбюратор; 27 — электромагнитный
регулятор оборотов; 28 — рычаг воздушной заслонки; 29— тяга воздушной заслонки; 30 — рычаг дроссельной заслонки; 31 — тяга дроссель-
ной заслонки; 32 — батарея аккумуляторов; 33— выключатель цепи зажигания; 34 — индукционная катушка; 35 — рычаг опережения зажи-
гания; 36 — тяга опережения зажигания; 37— стартер; 38— дипамомашина; 39 — выхлопная труба; 40— глушитель; 41 — капот; 42—каркав
капота; 43— муфта сцепления с генератором; 44 — генератор; 45— возбудитель; 46 — распределительный щит; 47—каркас распределитель-
ного щита; 48 — пружинные амортизаторы распределительного щита; 49 — шунтовой реостат; 50— магнитный регулятор; 51— панель по-
требителей; 52 — сиденье электромеханика; 53 огнетушитель; 64 —пом; 55 лопата; 56 —топор; 57 г— заводная ручка; 58—переносная пампа
Рис. 389. Сетевая прицепка № 1 станции типа ТЭС-1:
1 — прожектор заливающего света; 2 — арматура местного освещениям
3 — кабельная сеть
Рис. 390. Сетевая прицепка № 2 станции типа ТЭС-1:
1 — ящики с электроинструментом; 2—кабельная сеть
В качестве первичного дигателя использован стандартный автомо-
бильный мотор типа ЗИС-5. Двигатель укреплен на раме, сваренной
с шасси прицепки в трех точках. Двигатель покрыт железным ка-
потом, назначенным для: 1) улучшения охлаждения двигателя,
благодаря обтеканию охлаждающим воздухом всего корпуса дви-
гателя; 2) защиты дежурного бойца от потоков нагретого воздуха,
идущих от вентилятора; 3) улучшения мер противопожарной безопас-
ности, учитывая наличие близко расположенных двух бензиновых,
баков (21), емкостью по 80 л каждый.
Рычаги управления двигателем расположены на кронштейне на
задней стенке капота, под правой рукой дежурного бойца, в сле-
дующей последовательности: рычаг воздушной заслонки (28), рычаг
дроссельной заслонки (30) и рычаг опережения зажигания (35). На
щитке управления двигателем расположены: амперметр цепи зажи-
гания, масляный контроллер, выключатель цепи зажигания, пусковая
кнопка стартера и штепсель переносной лампы. Двигатель снабжен:
глушителем, расположенным под платформой прицепки; выхлопная
труба, подходящая к нему от двигателя, изолирована асбестом.
Генератор сидит непосредственно на одном валу с двигателем
и соединен с ним эластичной кожаной муфтой (рис. 341). Регули-
рование работы станции происходит путем поддержания постоянства
числа оборотов первичного двигателя и поддержания постоянства,
напряжения генератора. Станции типа ТЭС-1 снабжены регулято-
рами оборотов и быстродействующими автоматическими регулято-
рами напряжения.
Распределительное устройство агрегата станции состоит из: 1) рас-
пределительного щита и 2) двух фидерных панелей. Схема электри-
ческих соединений видна на рис. 391. Вся аппаратура смонтирована,
на гетинаксовой доске, укрепленной в специальной раме, связанной
при помощи ушек и пружинных амортизаторов с каркасом. Монтаж
выполнен шланговым кабелем на скобах. Штепсельным переключа-
телем вольтметра с четырехрожковой вилкой можно измерить три
линейных напряжения и одно фазовое; предохранители в цепях
вольтметров и лампы для освещения щита — трубчатые; главные
предохранители — плавкие, пластинчатые, покрыты крышками с слю-
дяными окошками для обнаружения перегоревших вставок. Под рас-
пределительным щитом укреплены: слева шунтовой реостат и справа
магнитный регулятор. Напряжение от рубильников подводится
к фидерным панелям, расположенным по одной с каждой стороны
прицепки; на правой панели находятся по два трехполюсных и двух-
полюсных штепселя, а на левой — два двухполюсных, один трех-
полюсный и три барашковых зажима для присоединения кабелей
разного сечения, не снабженных специальными муфтами. В кон-
структивном отношении штепселя выполнены, как в станции типа
АЭС-3. В походном положении фидерные панели закрываются ко-
жухами, закрепляющимися на барашках.
Во время работы задний борт прицепки открывается, удержи-
ваясь в горизонтальном положении на цепях; боковые борта закреп-
лены наглухо. На левом борту против распределительного устрой-
ства сделано сидение для дежурного бойца, слева от последнего
укреплен огнетушитель. Шанцевый инструмент и заводная ручка
393
098
Рис. 391. Распределительный щит и схема
1 — панель распределительного щита; 2 — амперметры; 3 — предохранители; 4 — крыш
7— вольтметр цепи генератора; 8— вольтметровый переключатель; 9 — ключ переклю
винт реле; 13 — добавочное сопротивление обмотки репе; 14— движок добавочного
вольтметра цепи генератора; 17 — предохранитель щитовой пампы; 18 — щитовая лампа;
цепи зажигания; 22— выключатель цепи зажигания; 23— пусковая кнопка стар
двигателя укреплены на бортах прицепки, запасные части и мастер-
ской инструмент — в специальном ящике под кузовом прицепки.
Сеть станции типа ТЭС-1 — кабельная, причем как трехжильный
шланговый кабель для силовой нагрузки, так и двухжильный для
осветительной имеет сечение 10 мм2, в концах длиной’ по 25 м
число концов, а также соединительных и распределительных коро-
бок указано в таблице XLV. Общая протяженность силовой сети —
750 м и кабельной — 500 м', сверх того, для работ на водных пре-
градах в комплект станции вводится два конца шлангового кабеля
сечением ЗХЮ мм2 и 2 X Ю мм2, длиной по 100 м\ эти кабели
перевозятся на вспомогательном прицепе. Устройство соединитель-
ных и распределительных коробок, а также конструкция шланго-
вых кабелей описаны в п. 117. Количество различных осветитель-
ных средств и комплект электроинструмента с указанием номенкла-
туры и количества приведены в таблице XLIV. Укладка электро-
инструмента указана на рис. 392.
Для размещения бухт кабеля, соединительных и распределитель-
ных коробок на платформе прицепок сделаны закрома с отделе-
394
соединений станции типа ТЭС-1:
ка предохранителя; 5 — слюдяное окошко в крышке предохранителя; 6 — гайки;
пения; 10 — вольтметр цепи возбуждения; 11— реле напряжения; 12—арретирующий
сопротивления; 15 — предохранитель вольтметра возбуждения; 16 — предохранитель
19— штепсель переносной лампы; 20 — щиток управления двигателем; 21— амперметр
тера; 24— штепсель переносной аккумуляторной лампы; 25—масляный контроллер
ниями и откидными бортами. На правом закроме сетевой прицепки
№ 1 сделан ящик для перевозки ламп. Прожектора и светильники
укреплены ремнями на специальных опорах. Оттяжные колья и ве-
ревки размещены в ящиках под кузовом сетевой прицепки № 1.
Вспомогательная прицепка никакого оборудования, кроме каркаса
с брезентовым верхом, не имеет; все имущество укладывается на
платформе и крепится подручными средствами.
1216. Подвижная электрическая станция типа АЭС-4
Подвижная электрическая станция типа АЭС-4 назначается для
тех же работ, что и станция типа АЭС-3. Большая подвижность
и маневренность станции допускают ее использование для обслу-
живания механизированных соединений и кавалерийских частей. Воз-
можно применение станции для питания энергией различных тыло-
вых заведений — полевой мясокомбинат, полевой хлебозавод и пр.
Станция смонтирована на двух (рис. 313) трехосных грузовых
автомобилях типа ЗИС-6 — агрегатном и вспомогательном. В первой
395
I ряд
И ряд
Ш ряд
типа ТЭС-1:
Рис. 392. Укладка электроинструмента на сетевой прицепке № 2 станции
1 — пила поперечная; 2 — пипа круглая; 3 — пила ленточная; 4— долбежник; 5 — рубанок; в сверлилка; 7— торцевый кпюч-
отвертка; 8—набор сверл; & — эдектромодоток; 10 — точильный аппарат; 11—- паяльный аппарат; 12 — электробур
машине установлены бензино-электрический агрегат с собственным
первичным двигателем внутреннего сгорания и распределительное
устройство для учета, распределения и регулирования электриче-
ской энергии.
Вторая машина перевозит все необходимое имущество для обес-
печения электрификации инженерных работ.
Работа станции по электрификации прочих объектов обеспечи-
вается лишь мощностью станции и возможностью приключения
потребителей электрической энергии к зажимам распределительного
щита станции. Коммутационное устройство станции позволяет вклю-
чать короткозамкнутые электродвигатели без пусковых приспособ-
лений, мощностью до 6 квт\ при включении более мощных электро-
двигателей необходимо применять пусковое устройство. Осветитель-
ная нагрузка может быть включена без ограничения мощности
отдельных осветительных установок в пределах мощности станции.
Основные тактико-технические данные подвижной электрической
станции типа АЭС-4 указаны в таблице XLIV.
Агрегат станции состоит из первичного автомобильного бензи-
нового двигателя типа ЗИС-6 и соединенного непосредственно с ним
на одном валу синхронного генератора трехфазного тока типа
Ст-10-АЗ-4 с возбудителем типа ПН-17,5; соединение выполнено
двойной эластичной резиновой муфтой.
Мощность двигателя при 1 500 оборотах в минуту, т. е. при том
режиме, в котором он работает в составе агрегата, — 55 л. с. Осо-
бенность установки двигателя в данном агрегате заключается в улуч-
шении охлаждения и регулирования. Двигатель заключен в цилин-
дрический кожух, сделанный из листовой стали. Диаметр кожуха
согласован с размерами вентилятора,.укрепленного на маховике дви-
гателя. Вентилятор имеет восемь крыльев и подает 4 мъ воздуха
в секунду. Радиатор двигателя сотового типа с разъемными короб-
ками помещен сзади двигателя, и таким образом вентилятор гонит
воздух через кожух, а затем через радиатор. Двигатель снабжен
центробежным регулятором числа оборотов конструкции инж. Ива-
нова (п. 114).
Подача горючего производится с помощью помпы из двух баков,
по 90 л каждый, расположенных под кузовом в передней его части.
Заливка баков бензином производится через горловины снаружи
кузова, без остановки двигателя.
Синхронный генератор типа Ст-10-АЗ-4 выполнен с неподвиж-
ной обмоткой и вращающимся индуктором. Как генератор, так и воз-
будитель сделаны защищенного типа с вентиляцией; вентиляцион-
ные отверстия закрыты сетками и жалюзи. На валу ротора генера-
тора и якоря возбудителя насажены вентиляторы. Обмотки элек-
трических машин снабжены противосыростной изоляцией. Обмотки
статора синхронного генератора соединены в «звезду» с выведен-
ным нулем. Для автоматического быстродействующего регулирова-
ния работы станции, кроме центробежного регулятора числа оборо-
тов, установлен регулятор напряжения.
Регулятор напряжения установлен на распределительном щите,
выполненном в виде металлического каркаса, обитого стальными
листами. Схема электрических соединений станции показана на
397
Распределительный щиток
моторной нагрузки
световой нагрузки
Рис. 393. Схема электрических соединений станции типа АЭС-<
рис. 393. На распределительном щите (рис. 394) установлены: ампер-
метры в главной цепи, по одному в каждой фазе, вольтметр пере-
менного тока с переключателем, амперметр с переключателем и вольт-
метр постоянного тока в цепи возбуждения, шунтовой реостат,,
выключатель и реостат регулятора напряжения, контрольно-сигналь-
ная лампочка с красным стеклом, рубильники и предохранители.
Рис. 394. Общий вид распределительного устройства станции типа АЭС-4
термометр для масла в двигателе, термометр для воды в радиа-
торе, бензиномер, насос бензиномера, кран-переключатель к бензино-
меру, манометр масла, амперметр зарядный, кнопки для включения
стартера и включения и выключения зажигания, тахометр.
Сбоку на распределительном устройстве смонтированы: выклю-
чатель внутреннего освещения от генератора, предохранители, вы-
ключатель освещения от аккумуляторной батареи и штепсельные
розетки на 6 в и 120 в.
399
Распределительное устройство может быть и более простой кон-
струкции, например по типу станции АЭС-3.
Для подключения кабельной сети сбоку кузова станции смонти-
рованы две панели потребителей: с правой стороны для осветитель-
ной нагрузки с двухполюсными штепсельными муфтами и слева
для моторной нагрузки с трехполюсными штепсельными муфтами
(рис. 395).
Каждая панель снабжена тремя муфтами и одним комплектом
барашковых зажимов для присоединения случайных потребителей.
Все штепсельные муфты и барашковые зажимы снабжены пре-
дохранителями. Осветительные муфты покрашены в красный цвет,
а силовые — в синий.
Рис. 395. Панель потребителей
В походном положении панели потребителей закрываются откид-
ными дверцами.
Кузов освещается шестью плафонами.
Вентиляция внутри кузова осуществляется во время работы агре-
гата вентилятором двигателя, а на ходу машины при помощи спе-
циальных вентиляторных устройств.
Кабельная сеть станции перевозится на вспомогательной машине
(рис. 396). Укладка может быть и другой конструкции. Кабельная
сеть выполнена из гибкого кабеля марки КРПТ, двухжильного,
сечением 2X10 мм2 для осветительной сети и трехжильного, сече-
нием 3X10 -и-и2 для силовой сети.
Концы кабеля длиной по 25 м снабжены штепсельными соеди-
нениями (гнезда или вилки). В комплект сети входят также ответ-
400
26 Электротехнические средства
32 33 34 16
Рис. 396. Укладка имущества на вспомогательную машину станции типа АЭС-4:
j__автомобиль; 2 — боковая стенка; 5—огнетушитель; 4, б — прожектора запивающего света; 6— стойки для прожекторов; 7— от-
тяжные колья; 8 — глубокоизлучатель; Р —переносные лампы; 10— кабель; 11 — веревка; 12 — распределительная коробка; 13,14—
распределительные коробки; 15, 16 — бибопы; 17 — кабельные катушки; 18 — крепление для катушек; 19, 20 — кабель; 21 — стойка
для арматур; 22—31 — ящики для электроинструмента; 32 — лом; 33 — лопата; 34 топор
вительные и распределительные штепсельные коробки, при помощи
которых можно достичь любой конфигурации кабельной сети и
приключать силовые и осветительные потребители. Все муфтное
оборудование станции типа АЭС-4 — плоского типа (рис. 370).
Распределительные коробки при работе заземляются при помощи
железного стержня. Общая протяженность сети того и другого
типа, а также количество возимого при станции табельного элек-
троинструмента и осветительной аппаратуры указаны в таблице XLIV.
Количество элементов кабельной сети указано в таблице XLV.
Кроме того, станция имеет по одному 100-л/ концу силового и осве-
тительного кабеля.
Вспомогательный автомобиль станции типа АЭС-4 отличается от
стандартной машины ЗИС-6 лишь устройством кузова, который
может быть сделан из листовой стали, укрепленной на каркасе из
уголкового железа, или из брезента, укрепленного на каркасе.
ГЛАВА XIV
ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ РАБОТ
122. Электроинструмент
Весь электрифицированный инструмент по принципу действия
можно разбить на две группы: а) с вращательным конечные дви-
жением и б) с ударным поступательным движением.
К первой группе относятся: электрические пилы — поперечные,
круглые и ленточные, — электрические долбежники, рубанки, свер-
лилки, отвертки, шлифовальные, точильные приборы и т. д. Вторая
категория включает электрические молотки, зубила и т. п. Каж-
дый электрифицированный инструмент первой группы представляет
собой сочленение электрического двигателя с собственно инструмен-
том— рабочей частью: сверлом, отверткой, пилой и т. д. В случае
наличия разницы числа оборотов двигателя и рабочего инструмента
применяется передаточный механизм (обычно зубчатая передача).
Каждый электроинструмент имеет механизм управления и регу-
лировки. Все части электроинструмента смонтированы в одно целое.
К электродвигателям, применяемым в электроинструментах, предъ-
являются очень жесткие требования, вызываемые тем, что вес
инструментов должен быть минимальным при минимальных же габа-
ритных размерах. По конструкции и выполнению применяются обычно
электродвигатели закрытого типа.
В зависимости от вида электроинструмента и его производствен-
ной характеристики мощность электродвигателя бывает от 0,2 ДО
3 кет. По роду тока используются электродвигатели переменного,
Постоянного тока или универсальные. Наиболее часто употребля-
ется асинхронные электродвигатели трехфазного тока, с коротко-
замкнутым ротором (рис. 246), как наиболее простые и надежные
в работе. Ротор электродвигателя выполняется в виде беличьего
колеса. Применяются электродвигатели с высоким числом оборотов,
обыкновенно 3 000 об/мин. и выше.
Особое значение имеет способность двигателя к перегрузке.
Жесткость характеристики, выражающей зависимость числа оборо-
тов электродвигателя от нагрузки на него, показывает, что при
работе инструмента сохраняется достаточно высокая скорость реза-
ния, в связи с которой и находится производительность.
В настоящее время разработаны весьма разнообразные по харак-
теру работ переносные электрифицированные инструменты для обра-
ботки дерева, металла и камня. Основные данные электроинстру-
мента по дереву указаны в таблице XLVI.
26*
403
Т аб л и
Основные данные электрифициро
№ по
порядку
Характери-
стика
<3 н ® и § Б-й « Поперечные электропилы Ленточная пила
для раскря- для валки для работы
*5-» S Нии жевки леса под водой
1 Назначение — 1. Валка леса в службе за- граждения (завалы и пр.) 1. Спилива- ние головок свай 1. Массовое изготов- ление деталей дере- вянных соединений
2. Расчистка обзора и об- стрела 2. Подпилива- ние опор 2. Изготовление ши- пов, врубок
2 Электродвига- тель Тип двигателя — 3. Валка и раскряжевка де- ревьев на бревна при ле- созаготовительных ра- ботах 4. Обработка дерева на стройдворах при заготов- ке стандартных деталей Асинхронный трехфаэн! (кроме ленточной пилы, j 3. Расчистка дна яй електродви которой п =: гатель с короткоэамк 1500 об/мин.)
Полезная мощ- ность на валу Потр е б ля емая мощность кет кет 1.8 2.5 2.2 3 2.2 3 0.7 1,0
3 4 Передаточный механизм и конструкция Рабочая часть — Тришестерни Две кониче- ские шестер- ни (поворот- ная пильная шина) Две кониче- ские шестер- ни Непосредственная
Число оборотов ведущей звез- об/мин. 1 200 Скорость пи 10 м/сек льной ленты 6.2 м<сек 1 500
дочки Размер рабочего приспособле- ния Длина цепи— 180 см; пре- дельный диа- метр реза— 500 мм; шири- на^пропила— 9 мм Предельный диаметр ре- за—600 мм; ширина про- пила—9 мм Предельный диаметр ре- за—600 мм; ширина про- пила—9 мм Длина рабочей ча- сти ленты—300 мм; максимальная вы- сота пропила— 150 мм; максималь- ная ширина распи- ловки—170 мм; ши- рина пропила— 0.8 мм
Скорость реза- ния м/сек. 6.7 10 6.2 16.5
Б Вес инстру- мента кг 34.5 38 39 35
6 Габариты мм 290X400X1270 355X470X1900 1050X470X330 1050X470X350
7 Габариты в укладочном ящике мм 380X420X1340 — — —«
8 Вес в ящике кг 76 —
9 Длина кабеля к инструменту м 10 25 25 10
10 Сечение кабеля мм2 4X2,5 4X2,5 4X2,5 4X2.5
И Производитель- ность за 8-ча- совую смену Площадь пропила- 15 м2/час. Раскряжевка 360 деревьев при среднем диаметре 30 см Площадь пропила— 18—20 м2/час. Валка за сме- ну—400—450 деревьев при среднем диа- метре 30 см Площадь пропила— 14—16 м2(час Площадь пропила: мягких пород 16— 20 м2/час; средней твердости 12— 15 м2/час; твердые породы 10—12 м2(час
12 Число обслужи- вающих бойцов чел. 2 2 2 При работе на стан- ке—1, при работе в переносном виде—2
404
U a XLVI
ванного инструмента для работ по дереву
Круглая пила Электриче- ский долбеж- ник Электро- рубанок Электро- сверлилка Электриче- ский торце- вой ключ- отвертка Электриче- ский точиль- ный прибор
1. Продольная и поперечная распиловка 2. Спилива- ние торцев 3. Зарезка гребней 1. Долбление гнезд 2. Выборка шпунтовых пазов 3. Зарезка греб- ней Строжка и фу- говка деревян- ных деталей Сверление дыр в брев- нах и досках Завинчива- ние и отвин- чивание шу- рупов и гаек Заточка ре- жущего ин- струмента: поперечных пип, долбеж- ников, сверл и рубанков
нутым ротором при синхронных 3 000 об/мин., при частоте в 50 гц и при напряжении 220 е
0,8 1,0 1.0 1,3 0,22 0,34 0,37 0,6 0,18 0,44 0,22 0,3
Двешестерни Непосред- Непосред- Две пары Две пары Непосред-
с угловыми ственная ственная шестерен шестерен ственная
зубьями
2 000 3 000 3 000 500 (на шпин- деле сверла) 350 3 000
Диаметр Сменные Ширина ножа— Предельный Предельный Диаметр то-
пильного планки с фре- 100 мм, выпуск диаметр диаметр бол- чильного
диска—254 мм; зерной ножей не более сверл—26 мм; тов1—25 мм, круга—75 мм
ширина про- цепью: шири- 2 мм максималь- винтов—7 мм
пила-—3,5 мм; на—до 70 мм; ная длина
высота про- длина—до сверла—
пила — до 150 мм; тол- щина—16 мм 1 000 мм
85 мм
26,2 7 16 5,5 —
22 28 12 11,5 5,8 12,5
750X210X325 370X420X550 560X210X220 1030X270X210 420X160X120 310 X240 X 250
945X310X430 410Х5ЮХ610 680 X420 X300 1000X345X250 445 X330X285 415X290X360
30 61,5 27 31 17 25,5
10 10 10 10 10 5
4X2,5 4x2,5 4X2,5 4X2,5 4X2,5 4X1.5
Площадь При работе В мягких поро- В мягких по- Продолжи- Продолжи-
пропила:мяг- вручную: в мяг- дах—19 дм31час родах до 35 тельность за- тельности
кой породы— ких породах— снятой древе- отверстий в винчивания точки 50-cjf
6,4 м2/час; по- 28 дм3/час; в по- сины; в породах час; в поро- шурупов 3—• пи л ы—30—35
роды средней родах средней средней твердо- дах средней 4 сек.; то же мин. Точка
твердости— твердости— сти—8—10 дм3/час; твердости—до гайки на болт долбежной
4,2 м2/час; 16 дм*1час; втвер- в твердых поро- 30 отверстий длиной70зМ1— цепи—20—
твердойпоро- дых породах— дах—4—6 дмэ/цас в час; в твер- 2,5 сек. (при 25 мин.
ды—3,2 м21час 8 дм3}час дых поро- диаметре
дах—до 25 от- верстий в час 20 мм)
1 1 1 1 1 1
405
123. Поперечные цепные пилы
Поперечные цепные пилы изготовляются: 1) для раскряжевки
леса — с неподвижно закрепленной пильной частью (ось электро-
двигателя перпендикулярна оси пильной шины) (рис. 397); 2) для
валки леса — с удлиненной шиной, могущей легко поворачиваться
в горизонтальное положение (ось электродвигателя параллельна оси
пильной шины) (рис. 398); 3) для работы под водой.
Кинематическая схема поперечной электрической пилы изобра-
жена на рис. 399. При работе электродвигателя (7) вращение его
вала через набор шестерен передается ведущей звездочке (2). Веду-
щая звездочка, пазы пильной шины и направляющий ролик (4) на
другом конце пилы — путь пильной цепи (3), вращаемой ведущей
звездочкой. Основные данные пилы приведены в таблице XLVI,
а конструкция одного из вариантов дана на рис. 400. Корпус электро-
двигателя закрытого типа и изготовляется из алюминиевого сплава.
Шарикоподшипники, на которых укрепляется стальной вал, укреп-
лены в боковых подшипниковых щитах, которые стягиваются с кор-
пусом шпильками. Концы фаз статора выведены в токоприемную
коробку и присоединяются здесь зажимами к латунным контактным
пластинам (39) на пертинаксовой колодке (38). Колодка укреплена
с внутренней стороны крышки (45) коробки и со стороны, противо-
положной присоединенным фазам, имеет три штепсельные вилки,
прикрепленные также к латунным пластинчатым контактам (42).
К этим вилкам присоединяется кабельная штепсельная муфта с
гнездами при присоединении электродвигателя к сети. Внутри ко-
ррбки находится стержень (41) из пертинакса квадратного сечения
с латунными шпильками, пронизывающими его насквозь; эти шпильки
при определенном положении стержня движением ручки (43) замы-
кают Одновременно цепи каждой фазы.
Передаточный механизм, снижая число оборотов до 1 200 в ми-
нуту на ведущей звездочке, одновременно повышает здесь крутя-
щий момент, или, иначе, усилие резания на цепи. Передача состоит
из Трех стальных шестерен: двух рабочих (13 и 18)— малой и боль-
шой— и одной паразитной (15), помещенных в приливе правого
подшипникового щита и залитых тавотом; паразитная шестерня
сиДит на специальном стальном валике (16), вращающемся на ша-
рикоподшипниках, а ведомая шестерня — на одном валу с веду-
щей звездочкой. Передаточный механизм закрывается наглухо крыш-
кой (27).
Ведущая звездочка (звездочка-блок —19) заклепана между двумя
дисками (20); пильную цепь на звездочке направляют стороны блока.
Для плавного набегания цепи со звездочки на пильную шину и сбе-
гании ее с шины на звездочку внизу ширина пильной шины у звез-
дочки и у натяжного ролика делается меньше их диаметров. Пиль-
ная шина (47) клепаная, состоит из трех листов, толщиной каждый
по 2 мм', вкладной лист ^же наружных, что и позволяет иметь
паз глубиной 8 мм и шириной 2 мм, по которому пробегают на-
правляющие хвостики цепей. В этом же вкладном листе имеются
прорези, по которым поступает смазка через шину вниз — к бе-
гающей цепи. Полезная длина шины —480 мм, ширина у ‘ концов—•
406

Рис. 397. Поперечная электропила для раскряжевки леса:
£—впектродвигатель; 2— пильная шина; 3 — пильная цепь; 4 — шланговый кабель
Рис. 398. Поперечная электропила для вал-
ки леса в работе
Рис. 399. Кинематическая схема поперечной элек-
тропилы:
1 — электродвигатель; з — ведущая звездочка;
3 — пильиая цепь; 4 — направляющий ролик
60 мм', в середине шина
уширяется до 90 мм
для обеспечения уча-
стия в процессе резания
наибольшего количества
звеньев цепи. Направля-
ющий ролик (4) (рис.
399) назначается для:
а) направления цепи во
время работы и б) на-
тягивания пильной цепи.
Ролик на шарикопод-
шипнике сидит на оси
(24) (рис. 400), опираясь
для предупреждения бо-
ковых перемещений с
обеих сторон в упорные
муфточки.
Пильная цепь (рис.
401) состоит из 88
звеньев, причем из них:
а) режущих (двойных) —
22 шт. (1 и 2 — правая
и левая щечки); б) на-
правляющих (ординар-
ных с хвостиком, они же
производят подчистку
средней части пропила)—•
44 шт. (3) и в) выбираю-
щих (двойных, подхва-
тывающих срезанные во-
локна по краям про-
пила)— 22 шт. (4). Че-
редование звеньев: ре-
жущее (двойное), на-
правляющее, выбираю-
щее (двойное), опять
направляющее и снова
в том же порядке.
Звенья цепи соединяют-
ся между собой осями,
головки которых раскле-
паны и выступают над
поверхностью звена на
0,8 мм. Оба конца цепи
легко соединяются меж-
ду собой при помощи
замка (5), состоящего из
винта и втулки; замком
соединяются обычно на-
правляющее звено с ре-
408
OS 61
жущим. Длина цепи — око-
ло 1 780 мм. Развод цепи
определяется расстоянием
между вершинами режу-
щих зубьев — 8 мм. Форма
зуба и острота режущих
граней определяют чистоту
пропила. Толщина цепи —
4,8 мм. Заточка цепи про-
изводится на специальном,
приборе после 200—250
резов. Регулировка пиль-
ной части производится на-
тяжением пильной цепи при
помощи разных приспособ-
лений, причем, однако,
всегда натяжение осуще-
ствляется перемещением
ролика взад и вперед. Для
устойчивости при располо-
жении на месте работы
и для предохранения ка-
сания цепи с землей пила
снабжена ножками (46).
Особого внимания при
эксплоатации пилы требу-
ют вопросы смазки. Пиль-
ная цепь во время работы
смазывается автолом, по-
ступающим автоматически
с момента включения элек-
тродвигателя. Передаточ-
ный механизм и все шари-
коподшипники заполняют-
ся тавотом. Для жидкой
смазки на корпусе элек-
тродвигателя укрепляется
алюминиевый бачок, от ко-
торого отходит маслопро-
вод (30), проходящий че-
рез отверстие в левой
упорной лапе в отверстие
в пильной шине. Отвер-
стие маслопровода откры-
вается рычагом (31), дей-
ствующим на стальной ша-
рико-клапан. Смазка вклю-
чается автоматически при
помощи специального при-
способления при включении,
электродвигателя. Смазка
409
подшипников производится солидолом: правого — через коробку
передаточного механизма, заполненного солидолом, а левого — через
специальное смотровое окно. Шарикоподшипники валика ведущей
звездочки смазываются солидолом, поступающим в кожух через
Рис. 401. Пильная цепь:
1, 2—режущие звенья; 3 — направляющие звенья; 4— выбирающие звенья; 5 — замок
передаточный механизм. Для герметизации подшипников поставлены
уплотняющие сальники из фетра. Для смазки шарикоподшипников
натяжного ролика поставлена масленка Штауфера.
Электрическая поперечная цепная пила для валки леса изобра-
жена на рис. 402. Полезная мощность асинхронного трехфазного
Рис, 402. Поперечная электропила для валки деревьев:
1 — электродвигатель; 2 —редуктор; 3— пильная шина; 4 —пильная цепь;
5 _ банок для смазки; 6 — шланговый кабель
электродвигателя—2,2 кет при повторно-кратковременном режиме
работы или 2 кет при продолжительной работе. Передаточный
механизм состоит из двух конических шестерен, из которых одна,
ведущая, насажена непосредственно на валу электродвигателя и дру-
гая, ведомая, сидит на одном валу с ведущей звездочкой. Соеди-
нение выполняется таким образом, что кожух передаточного меха-
410
низма может поворачиваться вместе с пильной шиной, устанавли-
ваемой или в горизонтальное положение при валке леса, или в вер-
тикальное— при раскряжевке; положение электродвигателя при этом
не изменяется; непроизвольное провертывание предохраняется сто-
порной штангой. Рабочая часть выполняется аналогично обычной
поперечной пиле, но шина длиннее на 100 .и.и—и максимальный диа-
метр спиливаемого дерева повышается до 60 см. Управление элек-
тродвигателем производится с помощью переключателя, который
включает обмотки статора при пуске в «звезду», а при рабочем
положении — в «треугольник». Переключатель смонтирован в коробке
на корпусе электродвигателя. Основные данные пилы указаны
в таблице XLVI.
Электрическая пила для работы под водой отличается от пилы
для валки леса лишь конструкцией электродвигателя, который
делается герметически закрытым, с числом оборотов 2 800 в минуту.
Основные данные пилы указаны в таблице XLVI. Вес пилы в
воде, естественно, уменьшается. ,
124. Переносная ленточная пила
Переносная ленточная пила изображена на рис. 403, где видно,
что кинематическая схема инструмента очень проста. Бесконечная
тонкая пильная лента (4) надета с натяжением на два шкива, лежа-
щих в одной вертикальной плоскости. Нижний шкив (3) непосред-
ственно сочленен с валом электродвигателя; при работе последнего
приходит в движение пильная лента, которая увлекает за собой
другой шкив (5) (направляющий), легко вращающийся на шарико-
подшипнике. Натяжение пильной ленты производится перемещением
натяжного болта (Р). Электродвигатель останавливается выключа-
телем (2), помещенным на его корпусе. Основные данные инстру-
мента приведены в таблице XLVI.
Для включения пилы в сеть имеется конец гибкого шлангового
кабеля. Все детали монтируются на литой алюминиевой станине;
в нижней части укреплен электродвигатель с ведущим шкивом,
а в верхней направляющей — шкив с натяжным устройством и меха-
низмом для поворота пильной ленты на угол 15° или 45°. Шкивы
алюминиевые, с ободом из пластмассы для обеспечения бесшумного
и эластичного передвижения ленты и улучшения сцепления ее
со шкивом.
Пильная лента (рис. 404) изготовляется из специальной каче-
ственной стали шириной 25 мм, толщиной 0,4 мм и длиной 1 900 мм.
Натяжение пильной ленты осуществляется перемещением верхнего
шкива, причем степень натяжения регулируется специальной пружи-
ной. Для поддержания распиливаемого материала и направления
его на ленту пила снабжается съемной опорной панелью, закреп-
ляющейся в кронштейне на корпусе двигателя. Для работы пила
устанавливается в подставке прямо на столе или же на верстаке
таким образом, чтобы опорная панель приходилась на одном уровне
с крышкой верстака.
Ленточной пилой можно пользоваться как переносным электро-
инструментом (рис. 406) и, как показывает рис. 407, можно выделывать
411
9
9
Рис. 403. Общий вид ленточной пилы:
1 - электродвигатель; 2 - выключатель; 3 — ведущий шкив; 4 — пильная лента; б — ведомый шкив; 6 —станина; 7 — подставка; S —опор,
ная панель; 9 —натяжной болт; 10 — предохранительным щиток
Рис. 404. Пильная лента
Рис. 405. Установка ленточной пи-
лы на столе
Рис. 406. Использование пилы в ка-
честве переносной(оторцовка бревна)
Рис. 407. Детали, выделываемые переносной ленточной пилой
1 — электродвигатель;
2 — шарикоподшипник;
3 — шестерня на валу пилы;
4 — передача па валу двигателя;
5 — пильный диск;
$ — соединительная муфта;
7— вентилятор;
8— ротор двигателя
Рис. 408. Кинематическая схема круглой пилы
очень сложные детали. Лента
работает с разведенными зубь-
ями. Точка пил производится
напильником. Крупный не-
достаток ленточных пил — час-
тый порыв пильных лент.
Для устранения этого де-
фекта имеется специальный элек-
трический аппарат для пайки
лент, позволяющий производить
эту операцию при обученном
персонале в 1,5—2 мин.
125. Переносная электриче-
ская круглая пила
Переносная круглая пила
предназначается для продоль-
ной и поперечной распиловки
досок и брусьев толщиной до
85 мм в прямом направлении и
под углом до 45°; пила позво-
ляет делать зарезки и, в част-
ности, для шипов глубиной до
90 мм. Основные данные пилы
указаны в таблице XLVI, общий
вид — на рис. 409. Кинематиче-
ская схема пилы видна на рис.
408. Электродвигатель (7) вра-
щает сидящий на одном с ним.
валу червяк (4), находящийся
в сцеплении с шестерней (3);.
пильный диск (5) сидит на од-
ном валу с шестерней (3). Коэфи-
циент передачи равен 0,667, бла-
годаря чему диск делает 2 000-
об/мин. при 3 000 об/мин. элек-
тродвигателя. Аппарат смонти-
рован на алюминиевой опорной
панели с прорезью для пиль-
ного диска (/) (рис. 409). Управ-
ление электродвигателем (2)
защищенного типа производится
выключателем (3) куркового
типа, помещенным в полой ручке
пилы; отсюда выведен четырех-
жильный шланговый кабель, три
жилы которого присоединены к
латунным пластинкам выклю-
чателя, а четвертая крепится
к корпусу электродвигателя.
415
При нажатии на курок выключателя поворачивается валик и за-
мыкает контактными щечками соответствующие латунные пластинки.
Рабочая часть пилы — диск — закрепляется на валу при помощи
прижимных шайб. Основные данные пильного диска с крупными
зубьями характеризуются следующими цифрами: диаметр — 254 мм,
число зубьев — 40, шаг зубьев (t) (рис. 410) —22 мм, высота
зубьев (у)— 15 мм, толщина диска — 2 мм, развод—1,5 мм,
ширина пропила — 3,5 мм, угол заострения ((3) — 33°, передний
угол (а) — 17°, задний угол (•;)— 40°. Для более чистого пропила
при поперечной распиловке можно применять пильный диск с мел-
ким зубом. Сверху пильный диск закрыт неподвижным предохра-
нительным колпаком (3), скрепленным с корпусом пилы. Снизу
Рис, 410. Профиль зубьев пильного диска
пильный диск закрывается автоматически подвижным предохрани-
тельным кожухом (4).
В механизм управления, кроме выключателя, входят: а) направ-
ляющая линейка (5), регулирующая правильность направления пиле-
ния, параллельно боковой грани распиливаемого материала; б) регу-
лятор высоты пропила, позволяющий менять положение опорной
панели относительно пильного диска вверх и вниз; в) регулятор
угла пропила, допускающий установку опорной панели под углом
по отношению к пильному диску.
Иногда при массовой заготовке стандартных деталей круглую
пилу устанавливают на стационарный или разборный верстак. В этом
случае механизм помещают под станком и вверх выступает необхо-
димая часть пильного диска, в зависимости от высоты пропила;
распиловка ведется надвиганием распиливаемого материала на
шильный диск.
126. Электрический долбежник
Электрический долбежник предназначается для: 1) долбления
«гнезд для соединения деревянных деталей, 2) выборки шпунтовых
пазов и 3) зарезки гребней для сплачивания досок. Кинематиче-
ская схема долбежника показана на рис. 411. Режущая цепь вра-
щается при помощи ведущей звездочки, сидящей на валу электро
двигателя. Для направления цепи служит специальная планка, имею-
щая внизу ролик, апо бокам — гребни. Устройство электрического
долбежника показано на рис. 412, а работа инструментом — на
,-рис. 413. Электродвигатель инструмента — трехфазного тока, с ко-
416
роткозамкнутым ротором, мощностью 1 квт, с числом оборотов
3 000 в минуту. Корпус статора электродвигателя (2) чугунный,
а с торцев находятся алюминиевые под-
шипниковые щиты, стягиваемые четырьмя
сквозными шпильками (2). Ротор элек-
тродвигателя вращается на шариковых
подшипниках; смазка подшипников — та-
вотом.
Рабочая часть инструмента, как уже
указывалось выше, состоит из цепи (3),
ведущей звездочки (4) и планки (5). Каж-
дый долбежник снабжен двумя цепями
(рис. 414). Цепь состоит из 72 звеньев,
из которых 18 пар (правые и левые) ре-
жущих, 18 пар выбирающих и 36 — зачи-
щающих. Общая длина цепи — 828 мм,
Рис. 411. Кинематическая
схема долбежника:
толщина — 11 мм, ширина — 17,7 мм, угол 2 кра°т°£1 ®ланв^.: /_3цвее^°’"
заточки режущего звена — 80°, угол за-
точки выбирающего звена — 85°, угол заточки боковых щечек режу-
щего зуба по его высоте — 82° и по длине — 87°. Ведущие звез-
дочки употребляются различных раз-
Рис. 412. Электродолбежник:
1 —^электродвигатель; 2 — шпилька;
3 — цепь; 4—ведущая звездочка;
5— ^планка; 6— гайка; 7— прорезь;
8— тавотница; 9— козырек; 10—на-
тяжной винт; 11 — кронштейн; 12 —
стойка; 13 — прилив; 14— рычаг;
15— ролик; 16, 17— ручки; 18—огра-
ничительное кольцо; 19— боковая
планка
меров, на 5, 6 и 7 зубьев. Для
каждой определенной ширины долб-
ления имеется соответствующая звез-
дочка и соответствующая же план-
ка. Сменная звездочка надевается
27 Электротехнические средства
Рис. 413. Работа электродолбежником
417
на конец вала электродвигателя на шпонку и зажимается гай-
кой (6), а планка крепится болтом на прилив переднего щита
электродвигателя; планка может двигаться вдоль прорези (окна) (7),
чем регулируется степень натяжения режущей цепи. Смазка произ-
Рис. 414. Долбежная 16-.И.И цепь:
1’—выбирающее звено (правое); 2— заклепка; — режущее звено (правое);
режущее звено (левое); 5—зачищающее звено; 6—выбирающее звено (левое)
водится из тавотницы Штауфера (6), по каналу к ролику и боко-
вым ребрам планки. Механизм управления в виде выключателя
помещен в алюминиевом кожухе на корпусе статора электродви-
гателя. Регулировка натяжения цепи производится также натяж-
ным винтом (10), который при соответствующем движении сдви-
гает планку.
Рис. 415. Образцы врубок, производимых долбежником;
1 — планка; 2— цепь; 3 — звездочка
Весь механизм собран на опорной панели, состоящей из двух
кронштейнов (77); в опорной панели закреплены стойки (12), по
которым может двигаться при ручном нажатии электродвигатель
вместе с рабочей частью инструмента, причем направляющие стой-
ки входят свободно в полые приливы (73) с шариковым ходом
переднего щита электродвигателя. Для улучшения условий подъ-
418
ема рабочей части вверх имеется механизм отдачи, состоящий из
рычага (14) и двух натягивающих пружин, закрепленных в опорной
панели; мягкость и эластичность хода рычага (14) обеспечиваются
роликом (15), расположенным на приливе заднего щита электро-
двигателя. Перемещение инструмента к месту работ производится
за ручки (16 и 17). Глубина врезки регулируется ограничительным
кольцом (18), которое может свободно скользить по одной из
стоек (12) и закрепляться с помощью барашка на любом месте.
Точность установки рабочей части и устойчивость механизма при
работе обеспечиваются передвижной боковой планкой (19). Произ-
водительность электродолбежника при работе вручную (рис. 413):
в мягких породах — 28 дм3/час, в породах средней твердости —
16 дм3/час и для твердых пород — 8 дм31час. При применении
электродолбежника на шпунтовке (рис. 436) цифры производи-
тельности соответственно будут— 17, 9 и 4 дм31 час.
Образцы врубок, которые можно производить долбежником,
приведены на рис. 415. При работе на шпунтовке досок надо строго
следить, чтобы не перегревался электродвигатель.
127. Электрический рубанок
Электрорубанок, как всякий электроинструмент, состоит из
электродвигателя, рабочей части, механизма управления и регули-
ровки, вспомогательных и поддерживающих
ская схема аппарата типа ЭРБ-1 изображена
на рис. 416. Параллельно электродвигателю
расположен ножевой валик, а передача поме-
щена в торцевой части. Электродвигатель
асинхронный, трехфазного тока, с коротко-
замкнутым ротором, мощностью 0,5 кет.
Корпус статора электродвигателя (рис. 417)
алюминиевый. Вал ротора рабочим концом
проходит через глухой щит в коробку ше-
стеренчатой передачи. Для усиления охлаж-
дения на другом конце вала насажена плос-
колопастная крыльчатка вентилятора. Заса-
сываемый воздух обтекает детали электро-
деталей. Кинематиче-
I
2
Рис. 416. Кинематическая
схема рубанка типа
ЭРБ-1:
1 — ротор; 2 — режущая
головка; 3 — шестерни
двигателя.
Рабочая часть инструмента состоит из двух строгальных ножей
(рис. 418), закрепленных в режущей алюминиевой головке тремя
болтами. Число оборотов режущего валика — 7 000 в минуту. Смазка
валика производится из тавотниц. Повышение числа оборотов
с 3 000 до 7 000 производится передачей, состоящей из трех шесте-
рен. На рабочем конце вала электродвигателя насажена ведущая
шестерня (рис. 416) с 38 зубьями; при вращении эта шестерня при-
водит в движение промежуточную шестерню с 37 зубьями, которая
в свою очередь сцеплена с третьей шестерней с 16 зубьями, сидя-
щей на конце режущего валика. Вся передача помещена в алюми-
ниевой коробке.
В настоящее время чаще применяются рубанки, у которых пере-
дача отсутствует и строгальные ножи укреплены непосредственно
27*
419
на роторе электродвигателя, который сделан снаружи. Это измене-
ние конструкции очень благоприятно отразилось на уменьшении
веса (на 0,5—1 кг), улучшении поверхности обработки и улучше-
Рис. 417. Электрорубанок:
1 — электродвигатель; 2 — опорная панель; з —ручка; 4 — на-
правляющая линейка
нии коэфициента использования инструмента, так как путем уста-
новки соответствующих рабочих наконечников можно производить
работы по выемке шпунтов и фасок; отмечено некоторое снижение
потребляемой мощности.
Управление электродвигателем производится при помощи выклю-
чателя. При работе в стационарном положении рубанок закрепляет-
ся вверх опорными панелями (рис.
/ ................. 1 417). Для обеспечения удобства фу-
говки досок и направления движе-
[У Bri ga ЕДУ д ния их к ножам служит специальная
к-. -I [- I направляющая линейка (4). Чистота
обработки зависит от правильного
Рис. 418. Строгальный нож закрепления ножей, которые должны
быть закреплены параллельно оси
валика, причем лезвия ножей должны выдаваться над окружностью
режущей головки не более чем на 2 мм; величина выпуска ножей
зависит от твердости и качества обрабатываемого материала, умень-
шаясь с увеличением твердости породы древесины.
128. Электрическая сверлилка по дереву
Электрическая сверлилка по дереву предназначается для сверле-
ния бревен и досок и соединений из них (рис. 419) при мостовых,
строительных и других работах, при сплачивании деталей болто-
выми соединениями. Кинематическая схема электросверлилки дана
на рис. 420. Вращение на сверло от вертикально расположенного
электродвигателя передается через передаточный механизм из двух
пар шестерен, снижающих число оборотов электродвигателя от
3 000 в минуту до 500 на шпинделе сверла. Для придания вер-
тикального положения сверлу и устойчивости электросверлилка
снабжена направляющими стойками (рис. 419).
420
Электродвигатель может быть включен на прямой и обратный
ход, что осуществляется поворотом переключателя в рукоятке
сверлилки; обратный ход дается сверлу при заедании его в отвер-
стии — для облегчения вытаскивания сверла. Основные данные
электросверлилки для дерева указаны в таблице XLVI. Вал электро-
двигателя вращается на шариковых подшипниках. Смазка подшип-
ников вала производится тавотом. В верхнем щите электродвига-
теля вентиляционные прорези защищены от попадания в них грязи
Рис. 419. Общий вид элек-
тросверлилки:
1 — электродвигатель; 2—свер-
ло; 3 — стойка с пружиной
и опилок крышкой. Нижний подшипнико-
вый щит электродвигателя глухой, отде-
ляет электродвигатель от передаточного
механизма, помещенного в алюминиевую
коробку; передаточный механизм смазы-
вается тавотом через тавотницу Штауфера.
Сверло может быть разных типов. Пре-
имущественно пользуются сверлами, имею-
щими одну нитку и большой объем вин-
товой канавки для вывода стружек, а так-
же малую поверхность трения. Диаметр
сверла по дереву применяется обычно на
1 мм больше диаметра болта.
Рис. 420. Кинематическая схема электро-
сверлилки:
2 —ротор; 2 — шпиндель; з—вентилятор
Сверло вставляется хвостовиной в полый, внутри выточенный,
конусообразно шпиндель. Различают конуса по системе Морзе
нескольких номеров. Сверлилка типа ЭСД-26 снабжена конусом
Морзе № 2. Хвостовина сверла заканчивается лапкой, не позволяю-
щей сверлу в шпинделе поворачиваться вокруг своей оси; для защиты
от выпадения из шпинделя сверло закрепляется стопорным винтом.
Изготовляются электросверлилки по металлу (рис. 421), кото-
рые чаще всего работают на специальных верстачных стойках или
установках специального типа (сверление рельс). Сверлилка по метал-
лу типа ДФ-1 снабжена универсальным электродвигателем постоянно-
го и переменного тока для напряжения НО в, сериэсного возбужде-
ния, с самовентиляцией. Число оборотов электродвигателя 11 950 сни-
жается при помощи передаточного механизма до 500 на шпинделе.
Мощность электродвигателя — 0,35 кет; максимальный диаметр
сверла —15 мм; вес аппарата — 5,35 кг; габаритные размеры (со
стойкой) — 250 X 570 X 305 мм, а без стойки — 105 X 160 X 340 мм.
Известны электрические сверла (электробур) для сверления дыр
в различных грунтах для кольев при установке препятствий, для
421
бурения шпуров при подрывных работах и т. д. Для примера мож-
но указать электробур типа «Шахтер РМ». Электродвигатель бура
трехфазного тока, с короткозамкнутым ротором, герметически закры-
того исполнения;
полезная
мощность на валу электродвигателя —
0,55 кет при 2 800 об/мин.; на-
пряжение—127/220 в. Переда-
точный механизм, состоящий из
двух пар зубчатых шестерен,
снижает число оборотов на
шпинделе до 325 об/мин. Ко-
жух механической передачи на-
полняется при сборке бура та-
вотом. Управление электродви-
гателем производится при по-
мощи выключателя контроллер-
ного типа.
Электробур снабжается гиб-
ким шланговым кабелем дли-
ной 10 м, сечением 4\ 2,5 мм2.
Для предохранения кабеля от
вырывания и для улучшения
герметизации в воде он закреп-
ляется специальной муфтой с
уплотняющей резиновой гайкой.
Второй конец кабеля снабжен
типовой штепсельной муфтой
для включения в сеть подвиж-
ных станций.
Рабочей частью инструмента
служат саперные бурава. При
сверлении отверстий под колья
препятствий применяются бурава
Рис. 421. Электросверлилка по металлу, ложечного или спирального ТИ-
укрепленная на верстаке: па диаметром 80 ММ‘, ДЛЯ бу-
I — сверлилка; 2—верстачная стойка реНИЯ ШПурОВ — СПИрЭЛЬНЫе
штанги диаметром 40 мм с
вставными наконечниками из специальной стали. Скорость сверления
в мягком грунте— 1,5—2,5 м1 мин. Средняя скорость проходки шпуров
в породах средней твердости — 0,8 м/мин. Вес электробура— 16,5 кг-,
габаритные размеры — 213 X 300 X 320 мм. В некоторых случаях мо-
гут быть применены так называемые колонковые электробуры для
сверления шпуров с максимальным диаметром 40 мм на глубину до
2 м. Потребляемая электродвигателем мощность — 2,3 кет. Элек-
тробур работает в специальной стойке (колонке) высотой до 2 200 мм
и шириной 500 мм.
129. Электрический торцевый ключ-отвертка
Электрический торцевый ключ-отвертка (рис. 422) предназна-
чается для завинчивания и отвинчивания шурупов и гаек. Устрой-
ство инструмента видно на рис. 423. В качестве привода исполь-
422
зуется трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкну-
тым ротором, защищенного типа, с вентилятором (4). Двигатель
развивает на шпинделе мощность 0,18 кет, при повторно-кратко-
Рис. 422. Электрический торцевый. ключ-отвертка:
J — электродвигатель; 2 —редуктор; 3 — выключатель; 4 — наконечник для
отвинчивания гаек; 5 —шланговый кабелЁ
временном режиме работы, с продолжительностью 50% к суммар-
ному периоду включения и промежутка; в период машинной работы,
Рис. 423. Электрический торцевый ключ-отвертка (эскиз):
I — корпус электродвигателя; 2 — статорное железо; 3 —ротор; 4 — вентилятор; 5 —
шарикоподшипник; в—торцевая крышка; 7 — курок выключателя; 8— шестерня на
валу ротора; 9, 10 — шестерни перебора; 11 — шестерня шпинделя; 12 — коробка пе-
редачи; 13 — шпиндель; 14 — шарикоподшипник; 15 — верхний кулачковый диск; 26 —
нижний кулачковый диск; 17 — валик наконечника; 18— пружина валика; 10 — штифт;
20 — установочное кольцо; 21 — пружина кольца; 22— шарик; 23— корпус коробки;
24 — стопорное кольцо; 25 — пружина собачки; 26 — собачка выключателя; 27 — контакт-
ная пластинка; 28 — основание выключателя; 29— провода; 30— контактная пру-
жина; 31 — пружина курка
продолжительность которой определяется несколькими секундами,
электродвигатель может развивать момент, равный двукратному от
номинального.
Управление электродвигателем производится от: 1) выключателя,
устроенного в полой ручке инструмента, и 2) переключателя для
перемены стороны вращения электродвигателя. Передаточный меха-
423
низм, снижающий число оборотов на шпинделе до 350 в минуту,
состоит из двух пар стальных шестерен: на валу ротора (6), на
шпинделе (77) и промежуточных (9 и 10). Передаточный механизм
помещается в алюминиевой коробке, привинченной к корпусу элек-
тродвигателя; коробка заполняется тавотом для смазки шестерни
и шарикоподшипников; ша-
рикоподшипник вала ротора
со стороны рукоятки смазы-
вается тавотом, положенным
под заглушку, привинчивае-
мую двумя винтами.
Через передаточный ме-
ханизм вращение передается
наконечнику, в который встав-
ляются инструменты различ-
ных размеров: отвертки для
винтов до 7 мм и ключи для
Рис. 424. Работа электро-
отверткой
Рис. 425. Сбалчивание переводин электро-
ключом
болтов с предельным диаметром 25 мм. Конструкция наконечника поз-
воляет включать электродвигатель на холостой ход, независимо от
положения вставленного инструмента. Шпиндель (73) с шестерней (77)
вращается в бронзовой втулке; во внутреннюю расточку шпинделя вхо-
дит пружина (73) и валик (77). Сцепление между шпинделем и валиком
осуществляется при помощи кулачковой муфты, состоящей из дисков
с кулачками: верхнего (75), которым заканчивается шпиндель, и ниж-
него (76), насаженного на валик. При нажатии на корпус инстру-
мента диски приходят в соприкосновение; при этом процессе
сжимается пружина (73), которая при отсутствии нажима отводит
шпиндель, и сцепление теряется. Для предотвращения проворачива-
ния рабочей части устроен штифт (19), который входит в прорезь
на хвостовике инструмента. Бронзовая втулка, в которой вращается
шпиндель, снабжена упорным шарикоподшипником (14), восприни-
мающим осевые усилия.
Все части электроинструмента смонтированы в одно целое
в алюминиевом кожухе. Основные данные электрического торце-
424
вого ключа-отвертки приведены в таблице XLVI. Работа электроот-
верткой видна на рис. 424, а ключом — на рис. 425. Встре-
чаются и другие конструкции электрической отвертки — когда
рабочая часть находится в постоянном сочленении с электро-
двигателем.
Кроме разобранных выше электроинструментов, могут найти
распространение в инженерных частях и многие другие инструменты,,
используемые в промышленных предприятиях. Можно указать на:
1) ручные ножницы с электрическим приводом для резки листо-
вого железа толщиной до 1,6 мм (мощность электродвигателя уни-
версального типа — 80 вт, с числом оборотов 22 000 в минуту);
2) пилы для резки металлов (например, пила с электродвигателем.
1,3 кет производит поперечный распил железнодорожного рельса
в течение 10—12 мин.); 3) электрические приборы для пришли-
фовки клапанов легких двигателей внутреннего сгорания; 4) шли-
фовальные машины, применяемые для чистой и точной отделки.
Особо необходимо упомянуть об электродвигателях с гибким валом!
и набором принадлежностей для сверления, точильных и шлифо-
вальных работ. Одним из основных преимуществ этих машин
является их малый вес.
130. Точильный прибор типа ТПУ
Особого внимания требуют вопросы заточки режущих приспо-
соблений: пильных цепей к поперечным электрическим пилам, дол-
бежных цепей, стро-
гальных ножей элек-
трорубанка и сверл.
Все эти приспособле-
ния можно заточить
на одном точильном
приборе типа ТПУ
(рис. 426). Прибор со-
стоит из: 1) электро-
двигателя (/) трех-
фазного тока с ко-
роткозамкнутым ро-
тором закрытого типа,
мощностью 0,22 кет,
на 3 000 об/мин., с
штепсельной муфтой
и выключателем; 2) то-
чильного круга (2),
Рис. 426. ’Универсальный точильный прибор:
1 — электродвигатель; 2 — точильный круг; з — суппорт-
ное устройство; 4— шланговый кабель; 5—выключатель-
укрепленного на валу
ротора и защищенно-
го сверху щитком;
3) поворотного суппортного устройства (3) с осью для установки зата-
чиваемых инструментов; 4) принадлежностей, поддерживающих
затачиваемые инструменты: а) полая ручка с четырехконечной звез-
дочкой на конце для точки долбежной цепи (рис. 427); б) приз-
матическая трехконечная оправа для пильной цепи (рис. 428); в) дер-
425
жавка с рукояткой для точки строгальных ножей (рис. 429); г) под-
ручник для сверл (рис. 430).
Все указанные принадлежности надеваются на ось суппортного
устройства и перемещаются вдоль нее, а также вращаются по ней;
Рис. 428. Заточка правого
режущего зуба пильной
цепи
Рис. 427. Заточка долбежных цепей
Вертикальное и горизонтальное перемещение оси достигается по-
мощью двух винтов, передвигающих: первый — каретку с осью по
направляющим салазкам вверх и вниз (ход — 30 мм) и второй —
направляющие салазки
вместе с кареткой по
колодке вправо и влево
(ход — 40 мм). Верти-
кальное перемещение
оси достигается также
перемещением всего суп-
портного устройства
вдоль осевого болта.
Все суппортное устрой-
ство может поворачи-
ваться: 1) в горизонталь-
ной плоскости — вокруг
осевого болта, прикреп-
ленного помощью скобы
к постаменту; угол по-
ворота (до 45°) фик-
Рис. 429. Заточка строгальных ножей
сируется указателем,
скользящим по кругу с нанесенными делениями; 2) в вер-
тикальной плоскости — вокруг оси болта, крепящего колодку суп-
порта к поддерживающему кронштейну. Перемещение оси суппорт-
ного устройства во всех этих направлениях позволяет достигнуть
требуемого положения затачиваемых плоскостей режущих приспо-
соблений относительно точильного круга.
426
При точке пильной цепи заточке подвергается во всех звеньях
лишь передняя грань зуба. Плоскость грани должна плотно при-
легать к плоскости точильного круга. Для сохранения профиля
зубьев при заточке должны быть соблюдены следующие углы для
пильной цепи (см. таблицу XLVII).
Таблица XLVII
Название звеньев Угон заостре- ния Угон нак- лона перед- ней грани Угол скоса передней грани
Режущие . 61° 20° 47°
Очищающие 70° 15° 90°
Выбирающие 61° 24° 90°
Радиус закругления фаски, образующего пазуху зубьев, для
всех звеньев равен 1 мм. В долбежной цепи затачиваются (рис. 427)
также лишь передние грани
зубьев; они имеют угол на-
клона во всех звеньях 15°.
Угол скоса передней грани
у всех зубьев — 90°; радиус
закругления равен 1,8 мм.
При заточке строгального
ножа (рис. 429) плоскость
заостренной грани его при-
жимается к плоскости точиль-
ного круга; пластинка ножа
располагается к кругу под
углом 45—50° («угол за-
острения ножа»). В сверлах
затачиваются подрезатели и
придорожники; плоскости,
требующие опиловки, слегка
прижимаются к точильному
кругу (рис. 430).
Для надежности работы
прибора следует соблюдать
следующие правила:, а) не засаливать
Рис. 430. Заточка сверла
круг, очищать его от случайно
попавшей смазки, грязи; б) при укреплении круга на валу точно его
центровать (чтобы не бил во время работы) и крепко закреплять;
в) после работы круг снимать и хранить отдельно; г) очистить от
наждачной пыли аппарат и смазать все ржавеющие части.
131. Паяльный аппарат
При описании ленточной пилы было указано, что пайка повреж-
денных пильных лент производится на специальном паяльном аппа-
рате (рис. 431). В корпус аппарата вделан однофазный трансформатор,
427
Рис. 431. Паяльный аппарат для пайки стальных
ленточных полотен:
Первичная обмотка
Рис. 432. Схема соединений обмоток
трансформатора паяльного аппарата:
1, 2, з — ступени регулировки
рассчитанный на включе-
ние в сеть с напряжением
220 в. Первичная обмотка
трансформатора имеет че-
тыре выведенных конца,
соединенных по схеме
(рис. 432) с переклю-
чателем, укрепленным сбо-
ку корпуса. Такая схема
дает возможность полу-
чить три ступени регу-
лировки, имея напря-
жение на вторичной об-
мотке: на первой сту-
пени— 0,81 в, на второй—
0,96 8 и на третьей —
1,32 в. Мощность транс-
форматора при продолжи-
тельной работе — 0,5 ква;
вес прибора — 23 кг; габа-
ритные размеры — 292 X
1 — кронштейн; 2—латунная плитка; 3—струпцинка; X 354X345 мм.
4-вторичная обмотка Аппарат раССЧИТЭН ДЛЯ
пайки полотен шириной
до 50 мм и толщиной от 0,3 до 0,8 мм. На крышке корпуса (рис. 431)
укреплены кронштейны (7), поддерживающие латунные плитки (2), на
которые укладываются при пай-
ке куски полотен, закрепляемых
струпцинками (3); к латунным
плиткам подведены концы вто-
ричной обмотки(4) трансформа-
тора, состоящей из двух витков,
изолированных пресшпаном. Се-
чение меди вторичной обмот-
ки—1,5X50 мм. Сзади корпуса
имеется кронштейн с шарни-
ром, на оси которого укреплены
зажимные клещи, которыми про-
изводится обжим места пайки
помощью железных губок, укреп-
леннных в свою очередь на шар-
нирах рычагов клещей.
Каждый электроинструмент
помещается в нерабочем состоя-
нии в специальный укладочный
ящик. В этот же ящик укла-
дываются необходимые для дан-
ного инструмента запасные ча-
сти, инструмент для разборки и
сборки механизма и принадлеж-
ности для эксплоатации.
428
132. Электрифицированный инструмент с ударным
поступательным движением
Электрифицированный инструмент с ударным поступательным
движением встречается в виде аппаратов: 1) электромеханических,
2) электромагнитных и 3) электропневматических. Действие электро-
механических систем заключается в том, что вращательное движе-
ние электродвигателя помощью устройства механических передач
превращается в прямолинейно-возвратное движение ударной части
механизма. Это преобразование в элементарном виде может быть
основано на движении кривошипного механизма (рис. 433), вращаю-
щегося от электродвигателя. Удар производится поршеньком от
действия на него пружины. Существует большое разнообразие
систем механических передач и конструкций ударных механизмов.
Рис, 433. Схема молотка с кривошипным механизмом:
I — рабочий инструмент; 2— ударяющий поршенек; 3—пружинный буфер:
4 — кривошипный механизм
На рис. 434 изображено устройство молотка КНШ. На валу
короткозамкнутого ротора (83) асинхронного трехфазного электро-
двигателя (91) укреплена малая коническая шестерня (14), делаю-
щая около 3 000 об/мин. Шестерня (14) приводит во вращение со
скоростью около 1 000 об/мин. большую коническую шестерню (15),
ось которой крепится в подшипнике (82). На шестерне (15) имеется
палец, который приводит в действие шатун (16), сообщающий воз-
вратно-поступательное движение поршню (18). Поршень (18) сооб-
щает такое же движение ударному цилиндру (60) при помощи
буферного болта (27) и ударной пружины (26). В цилиндре, сделан-
ном из стали, с толстыми стенками и массивным концом, находятся
две буферные тарелки (10 и 11), которые могут свободно переме-
щаться в нем. В нижней части молотка помещается пика (88), кото-
рая удерживается гайкой (9). Для предупреждения быстрого износа
деталей в гайку вставлено резиновое кольцо (63), смягчающее
удары при работе молотка вхолостую.
Управление электродвигателем производится выключателем (46),
который закрывается крышкой (2), отлитой в одно целое с рукоят-
кой молотка. Питание электрической энергией производится четырех-
жильным шланговым кабелем, который крепится в алюминиевой
втулке (4).
Недостатком большинства электромеханических аппаратов яв-
ляется наличие механической передачи, требующей весьма точного
изготовления и расстраивающейся от сотрясения при ударах. Вес
молотков этих систем получается большой. t
429
Электромагнитные молотки отличаются простотой устройства,
так как движение осуществляется непосредственно воздействием
2
Рис. 434. Молоток типа КНШ:
g — крышка; 4 — алюминиевая втулка;-9 — гайка; 10, 11 — буферные тарелки; 14— ше-
стерня; 15— шестерня коническая; 16— шатун; 18— поршень; 26— пружина; 27 — бу-
ферный болт; 46 — выключатель; 60— цилиндр; 63 — резиновое кольцо; 82— подшип-
ники; 83 — ротор; 88 — пика; 91 — электродвигатель
электромагнитных сил на движущееся тело. Например, на рис. 435
изображен принцип работы молотка, имеющего в корпусе двухкагу-
шечный электромагнит, действующий как соленоид на железный
Рис. 435. Схема молотка с соленоидом:
1 — рабочий инструмент; 2 •— ударяющий поршенек; 3 —обмотка;
4 — выключатель; 5 — провод
сердечник молотка. Общим свойством подобных ударных электро-
инструментов является относительно малая энергия удара (меньше
0,1 кгм), почему они находят наибольшее применение при обра-
ботке не очень твердых пород (цемент, мрамор и т. д.).
В отношении принципа действия различают механизмы, где:
1) электромагнитные силы действуют только при одном ходе (удар-
ном) сердечника, обратный же ход достигается помощью пружины;
2) наоборот, электромагнит только оттягивает сердечник, прямой же
430
(ударный) его ход производится пружиной; 3) соленоиды дей-
• ствуют при прямом и обратном ходе, а пружины имеют вспомога-
тельное значение; 4) используется бегущее поле разрезанного ин-
дукционного двигателя.
Отрицательные свойства конструкций электромагнитных систем:
сложность устройства приспособлений для уменьшения искрообра-
зования при переключении направления тока в электромагнитах
и быстрый нагрев, против которого приходится принимать спе-
циальные меры.
Действие электропневматическихмолотков основано наследующем
принципе. Небольшой поршневый воздушный насос, приводящийся
в действие через кривошипно-шатунный механизм электродвигателем,
создает под поршнем в цилиндре то давление в 3—4 ат, то разре-
жение в 0,6 ат. Цилиндр насоса соединен с рабочим стволом (ци-
линдром) бойка-ударника. При разрежении боек втягивается вверх
за счет относительного давления на нижнюю кромку его наруж-
ного атмосферного воздуха; рабочий ход бойку (вниз) сообщается
избыточным давлением, создаваемым ходом поршня насоса вниз;
таким образом, число ударов бойка по хвостовику рабочей пики
или зубила строго соответствует числу циклов поршня воздушного,
насоса. Молотки, построенные по этому принципу, могут иметь зна-
чительную энергию отдельного удара. Электропневматический мо-
лоток может соединить в себе положительные качества пневмати-
ческих инструментов (надежность, выносливость, конструктивную
простоту, значительную величину энергии удара) и электрических
аппаратов (большой радиус действия, отсутствие громоздкой ком-
прессорной установки).
Электрифицированный инструмент ударного действия предназна-
чается для разрыхления горных пород, устройства шпуров, взрых-
ления грунта, рубки железа, трамбовки и пр. В качестве рабочей;
части употребляются различные приспособления: пики, зубила, трам-
бовка, шлямбуры и лопатки. Все наконечники изготовляются из:
стали, и хвост их должен быть хорошо подогнан к отверстию-
в рабочем цилиндре. Для удобства работы общий вес инструмента
не должен превышать 12 кг. Требуемая энергия удара должна
лежать в пределах 2—3 кг/м. Нагрев не должен превышать 40—45° С
даже при очень долгой работе. Общее количество деталей должно,
быть минимальным. Молоток должен легко разбираться.
133. Подготовка к действию электроинструмента
Перед началом работы необходимо проверить и подготовить
электроинструмент к действию.
Электроинструмент вынимают из укладочного ящика и освобож-
дают от масла и случайно попавшей грязи. Затем в зависимости
от назначения и размеров поделки подбирается и устанавливается
соответствующий гарнитур: планка, звездочка и цепь — у долбеж-
ника (рис. 415), пильная лента у ленточной пилы для производ-
ства фасонных деталей (рис. 404), рабочие наконечники—у торце-
вого ключа-отвертки, острое и непогнутое сверло соответствующего
диаметра и длины — у сверлилки.
431
Поставив на место рабочий наконечник или пильную цепь, необ-
ходимо произвести определенную установку и регулировку. Напри-
мер, у поперечной пилы проверить крепление замка, отрегулиро-
вать натяжение цепи. У круглой пилы проверить плотное, без
качаний, крепление пильного диска и установить необходимый его
выпуск; при этом следует к толщине распиливаемой доски (если
ведется .подготовка к распиловке досок) прибавить до 2 см высоту
сегмента, выступающего из распила. Если требуется производить
распиловку или зарезку под углом, то по шкале с градусными деле-
ниями панель устанавливается
на требуемый угол к пиль-
ному диску. Для пиления па-
раллельно боковой грани рас-
пиливаемого материала и на
расстоянии от нее до 125 мм
устанавливают направляющую
линейку, которая, скользя по
грани, предотвращает уклоне-
ние пилы от заданного направ-
ления пиления. В случае работы
на большой плоскости линейку
снимают.
У ленточной пилы прове-
ряют натяжку ленты и пово-
рачивают ее на определенный
угол. У долбежника регулируют
натяжение цепи; правильно на-
детая и натянутая цепь должна
без особого труда оттягиваться
в сторону от ребра планки на
6 мм\ вал двигателя должен
ние. 436. Установка долбежника на раз-
борном станке
проворачиваться вручную без
.затруднений. Ограничительное кольцо отводится и устанавливается
на расстояние, равное глубине долбления. Боковая ограничитель-
ная планка устанавливается по краю бруса или доски, согласно
разметке врубок.
У электрорубанка регулируется выпуск строгальных ножей
в зависимости от твердости и качества материала. Строго следить,
чтобы лезвия ножей не выдавались более 2 мм\ посадка ножей
должна быть одинакова. Если строгальный нож установлен, прове-
ряется надежность его крепления.
После установки и регулировки рабочего механизма электроин-
струмента необходимо проверить наличие и исправность смазки;
наполнить масляный бачок поперечной пилы маслом; проверить
исправность маслопровода, повернув ручку выключателя в положе-
ние «включено». Смазка должна поступать к цепи и капать с нее.
У долбежника проверяется наполнение тавотницы фрезерной
планки и подается смазка цепи поворотом крышки на 1—2 оборота.
^У круглой пилы поверяют смазку передаточного механизма и, если
предстоит работа на сыром материале, слегка смазывают трущуюся
поверхность опорной панели. У электрорубанка поверяется напол-
432
пение тавотниц и подается смазка в коренные подшипники осй
режущей головки. У электросверлилки подают смазку в передаточ-
ный механизм поворотом крышки тавотницы. У торцевого ключа-
отвертки перед началом работы проверяют наличие тавота в коробке
передаточного механизма. У ленточной пилы необходимо убедиться
в наличии смазки в шарикоподшипниках. Перед пуском пилы сле-
дует смазать направляющие ролики и упорную пяту режущей ленты.
Если электроинструмент будет работать как стационарный аппа-
рат, то необходимо устроить верстаки и установить на них электро-
инструменты. Для примера на рис. 436 показана установка долбеж-
ника на разборном станке.
Далее развертывается кабель до распределительной коробки,
где происходит присоединение к сети, причем плотно вставляются
штепсельные соединения в соответствующее гнездо распредели-
тельной коробки.
Подготовка к работе заканчивается пуском электроинструмента
вхолостую на 1—2 мин. для поверки исправности прибора, режу-
щего инструмента, смазки и правильности направления движения
рабочей части. Если двигатель инструмента исправный, он будет
работать плавно, без характерного гудения. В случае, если электро-
двигатель будет вращаться в противоположном направлении, необ-
ходимо отключить штепсельную муфту и, повернув ее (если она
плоская), включить снова. У других электроинструментов можно вос-
пользоваться для перемены вращения специальными переключателями.
Необходимо следить, чтобы рабочий аппарат (цепь, сверло, нож
и пр.) был остро отточен. Работа при тупой режущей части запре-
щаетсяз
134. Обслуживание электроинструментов
При обслуживании электроинструментов необходимо соблюдать
некоторые общие меры по технике безопасности: а) включать элек-
тродвигатель, лишь убедившись в исправности режущей части всех
электроинструментов, и обязательно при закрытом предохранитель-
ном колпаке для круглой пилы; б) заземлять корпус электроин-
струмента, если не заземлена распределительная коробка; в) во
время переходов с места работы выключать электродвигатель
инструмента; г) не допускать работу тупым инструментом; д) не
прокладывать кабель электроинструмента через подъездные пути
и в местах складывания материалов; е) не допускать попадания
распределительных коробок и штепсельных муфт в воду; ж) не
производить никаких исправлений и регулировок во время работы
инструмента; з) не допускать петления и перекручивания кабеля;
и) не перегревать электродвигатель до такой степени, чтобы нельзя
было держать некоторое время руку на корпусе (около 70° С);
к) прекращать работу при появлении ненормального шума в элек-
тродвигателе или передаточном механизме; л) обращать особое вни-
мание на смазку машин.
Поперечной пилой можно производить распиловку поперечную
и под углом. При распиловке пилу устанавливают на распиливае-
мый материал, прижимая направляющими упорами плотно к дереву.
Такое положение упоров нужно соблюдать во все время пиления.
28 Электротехнические средства
433
Если распиловка идет под углом, раньше нужно материал раз-
метить, чтобы не было отклонения в сторону. Перекашивание,
помимо плохой обработки материала, затрудняет движение цепи —
заедает шину.
Пилу у двигателя нужно держать двумя руками и при пилении
давать легкий, равномерный нажим.
Собственный вес пилы и нажим на нее работающего дают нуж-
ную скорость подачи пилы. Сильный нажим, увеличивая скорость
подачи, снижает число оборотов двигателя вплоть до его оста-
новки; при этом обмотка статора двигателя от перегрузки сильно
греется. При случайных заеданиях, вплоть до остановки двигателя, не-
обходимо выключить двигатель и немедленно вынуть пилу из пропила.
При работе с круглой пилой надо соблюдать следующие ука-
зания. Передней частью опорной панели пила устанавливается на
распиливаемом дереве так, чтобы зубья пильного диска не касались
дерева. Затем приоткрывают нижний предохранительный колпак
на х/4 оборота и, затормозив его запирающей кнопкой, пускают
в ход двигатель. В этом положении пила работает вхолостую.
Медленным надвиганием пилы вперед на дерево начинается пиле-
ние. По мере образования пропила пила подается вперед более
интенсивно, чем в начале пиления.
При распиловке нужно избегать рывков в подаче, сохраняя
подачу во все время пиления равномерной. Признаком чрезмерной
скорости подачи является значительное понижение числа оборотов
пилы, вплоть до остановки. При заедании или остановке пилы сле-
дует подать ее обратно на себя и затем продолжать распиловку,
начиная с медленной подачи.
При кратковременной работе, т. е. когда периоды остановки
достаточно велики и нагревшиеся части успевают охладиться,
Допускается перегрузка на двигатель. При продолжительности на-
грузки до 2 мин. она может достигать двухкратной от номиналь-
ной. Общим же условием в отношении нагрузки является нагрев
корпуса двигателя не более чем до 70° С — максимально возмож-
ной температуры ощущения для руки.
Необходимо следить, чтобы вентиляционные отверстия двига-
теля не засорялись опилками во время работы, так как при засо-
рении их интенсивность нагрева двигателя повышается.
При работе с ленточной пилой необходимо не допускать слабо-
го натяжения ленты во избежание соскакивания ее со шкивов.
Долбежник надлежит ставить точно по разметке врубки со сто-
роны выбираемой части гнезда.
Для работы включается электродвигатель. Не вдавливая силой,
а равномерно нажимая на поддерживающие рукоятки долбежника,
выбирают древесину до тех пор, пока подачу фрезерной планки не
остановит ограничительное кольцо. Подача соблюдается с учетом
качества и породы дерева. Сделав врез, ослабляют нажатие и пере-
двигают станок на следующий участок гнезда-врубки.
На работе по шпунтованию досок, изготовлению гребней (двери
газоубежищ, минных галлерей и т. п.) долбежник перевертывается
опорной панелью вверх и укрепляется в таком виде в специально
приспособленном для него легком разборном верстаке (рис. 436).
434
При отсутствии подобного верстака он легко может быть устроен
из подручного на стройдворе материала и потребует:
Досок 0,05 X 0,25 X 2 м......................... 2 шт.
Брусьев 0,075 X 0,075 X 0,8 м................... 2 „
Брусьев 0,05 X 0,05 X 1.5 .и.................... 1 „
Обрезков круглого леса 0,12X1,5 м............... 4 „
Гвоздей 3"...................................... 0,25 кг
Размеры даны ориентировочные и могут быть заменены подхо-
дящими.
Ножки временного верстака зарываются в землю на 0,5—0,6 м,
затем на них укрепляется стол из двух досок. Панель долбежника
врезается в уровень со столом, после чего долбежник посредством
скоб или деревянных накладок закрепляется в верстаке. Для воз-
можности регулировки выпуска фреза ограничительное кольцо пере-
ставляется на другую сторону направляющих стоек (по отношению
приливов корпуса двигателя). Величина выпуска должна быть не
более 50 мм. Вдоль направления движения долбежной цепи парал-
лельно ширине фрезерной планки к столу верстака прибивается
деревянная направляющая рейка, обеспечивающая выбирание шпун-
та в нужном месте. Доски подаются вручную.
Обслуживание остальных электроинструментов при условии
соблюдения общих мер безопасности, указанных выше, настолько
просто, что не требует специальных пояснений.
135. Организация работ
Организация работ при использовании электроинструмента
может быть рассмотрена с двух точек зрения: I) организация при
работе одного инструмента и 2) организация при комплексном
использовании нескольких инструментов.
Рис. 437. Шаблон-кондуктор для изготовления свай длиной
25 см при ширине реза пилы в 10—12 мм и длине реза
700 — 750 мм
При организации работ электроинструментом, помимо точной
разметки, имеет большое значение широкое применение шаблонов и
приспособлений, часть из которых изображена на рис. 437—443.
Размеры шаблонов могут уточняться в соответствии с номенкла-
турой изготовляемых предметов.
Рис. 438. Шаблон для раз-
метки шипа в торце
бревна:
А — диаметральные пинии;
Б — выемка по заданным
размерам шипа на 1 мм
больше шипа; В —доска
или фанера
Рис. 440. Шаблон для
поверки шипа
Рис. 441. Шаблон для разметки
шипов
Рис. 443.Шаблон для раз-
метки шипа при изготов-
лении дверной коробки
Производство работ при валке леса электропилами (рис. 398)
организуется следующим образом. Впереди идет командир отделе-
ния, он намечает подлежащие вырубке деревья, определяет сторону
Рис, 444. Распиловка досок поперечной пилой
падения, дает указания следующему за ним подрубщику
чивает бесперебойную работу пильщиков. Пильщикам
работать расклинщик и, если требуется, толкалыцики,
во время пилки напирают на дерево баграми,
заставляя его падать в сторону, намеченную'
подрубщиком.
i При раскряжовке сваленных деревьев,
помимо пильщиков, должен быть важильщик,
помогающий им и наблюдающий, чтобы не
было зажимов пильной части. Обрубщики
сучьев подготовляют рабочее место пиль-
щикам.
При распиловке досок целесообразно
укладывать их одну на другую в специаль-
и обеспе-
помогает
которые
ные. 445. Зарезка шипов поперечной пилой
ных упорах и сразу по одной разметке распиливать поперечной
пилой сверху вниз (рис. 444). При пилении свай поперечной
пилой можно воспользоваться кондуктором (рис. 437), а при
зарезке шипов (рис. 445) на торцах, бревен и брусьев — шаблонами,
437
Пути вывоза лооЗуниии на постройки
Рис. 446. Схема строительного двора
Рис. 447. Установка долбежника
па верстаке
указанными на рис. 438 и 440. При разметке для нарезки дере-
вянных изделий можно применить шаблон, указанный на рис. 439.
Быстро выполнить заданное можно
лишь на основе гибкой и безотказной
организации работ; отсюда вопросу
заготовок и’своевременной подачи
материалов на месторабот необходимо
уделять первостепенное внимание.
Самозаготовка на месте работы неиз-
бежно приводит к демаскировке райо-
на; она возможна в большинстве слу-
чаев только ручным способом и от-
нимает много времени и сил. Несрав-
ненно проще и выгоднее в тылу со-
единения средствами механизации про-
водить планомерную заготовку всех
необходимых деталей по определен-
ным стандартам и подавать их на ме-
сто работ в готовом виде.
Для заготовки стандартных де-
талей устраиваются строительные
дворы (рис. 446), расположенные удобно в техническом и такти-
ческом отношении: 1) вблизи сырья и полуфабрикатов; 2) укрыто
438
от наблюдения с воздуха. В этом случае к месту постройки оборо-
нительных сооружений, моста или иных построек доставляются уже
готовые к сборке материалы и детали, что позволяет избежать
скопления людей и механизмов на месте постройки.
На строительном дворе необходимо иметь отдельную площадку
для каждого вида работ и склады готовой продукции. Все работы
на строительном дворе
электрифицированы при
помощи электроинструмен-
та, причем часть его — лен-
точная пила (рис. 448),
круглая пила и долбежник
(рис. 447) — устанавливает-
ся на верстаках, разборных
или сделанных на месте,
и часть (поперечные пилы,
долбежник, сверлилки
и пр.)—на подмостях. Мож-
но указать.что при изготов-
лении, например: ^бревен-
чатых опорных рам могут
работать поперечная пи-
ла — на раскряжовке бре-
вен и зарезке шипов в стой-
ках, долбежник—на долб-
Рис. 448. Установка ленточной пилы на верстаке
лении гнезд в лежнях и насадках, ленточная пила —для зарезки
шипов; 2) брусчатых опорных рам — круглая пила для зарезки
Рис. 449. Насадка
шипов в стойке и долбежник для долбления гнезд в лежнях и
насадках; 3) голландских рам — круглая или ленточная пила;
4) дверных рам — круглая или ленточная пила для изготовление
439
шипов и долбежник для гнезд; 5) дверных полотен — долбежник
на выборке шпунта и гребня в досках, круглая пила для изго-
товления шпонок и вырезок паза для шпонки в полотне. Рубанок
применяется для отделочных работ.
Для поделки стандартных деталей начальнику стройдвора
должны быть даны чертежи их, указано количество, срок изготов-
ления и очередность поставки изделий. Для примера на рис. 449
приведен чертеж насадки.
Для повышения производительности труда, точности работ и
уменьшения брака громадное значение имеет разметка. Эту работу
можно поручать наиболее квалифицированным бойцам.
136. Сбережение электроинструмента
Главное условие хорошего сбережения электроинструмента —
это смазка рабочего механизма и всех вращающихся и трущихся
частей, а также предохранение от попадания внутрь грязи, пыли,
опилок и пр.
По окончании работы электроинструмент должен быть тщательно
очищен от грязи, опилок, стружек и протерт. Особое внимание при
очистке от опилок и грязи следует обратить на рабочую часть
инструмента, сняв ее предварительно с машины.
Все ржавеющие части электроинструмента должны быть сма-
заны. Смена тавота производится через 50—100 час. работы. Пери-
одическое добавление тавота в тавотницы производится через 20—
30 час. В сырую погоду и холодное время года во избежание
попадания воды и для предупреждения отпотевания инструмента он
покрывается тонким слоем смазки, за исключением токоведущих
частей. В сухую и теплую погоду инструмент весь очищается от
смазывающих веществ для предохранения от оседания на него пыли и
песка. Перед укладкой в ящик крепительные болты ослабляются.
Кабель инструмента протирают сухой тряпкой и сматывают. Электро-
инструмент укладывают в свой специальный укладочный ящик,
который для перевозки размещается на транспортной единице по-
движной станции. Устройство ящика таково, что при любом поло-
жении ящика инструмент остается в неподвижном состоянии, что
предохраняет его от повреждений во время перевозки. В укладоч-
ном ящике находятся также запасные части, принадлежности, рабо-
чие наконечники и кабель. Каждая часть может быть легко вынута.
Укладочный ящик надежно укрепляется для устранения излишней
тряски и смещений с места укладки.
137. Электрифицированные механизмы
Электрификация различных механизмов, необходимых для про-
изводства военно-инженерных работ, производится в двух вариан-
тах: 1) рабочие машины доставляются к месту работы без электро-
привода и здесь спариваются с тем или иным электродвигателем и
2) электродвигатель является неотъемлемой частью рабочей машины.
Особенного внимания в современной практике заслуживает про-
.440
блема использования ротора электродвигателя в качестве рабочей
части машины; при такой конструкции статор помещается внутри
барабана ротора, что объясняется необходимостью иметь рабочую
поверхность снаружи. Подобное выполнение дает большие выгоды:
а) уменьшаются вес механизмов и габаритные размеры; б) рацио-
нально рассчитывается электродвигатель, что ведет к повышению
к. п. д. и увеличению cos ®; в) повышается надежность работы
механизма вследствие уничтожения передач; г) упрощаются обслу-
живание и ремонт.
При всех случаях электрификации громадное значение имеет
рациональный выбор электродвигателя. Для правильного выбора
необходимо знать: а) назначение машины, б) условия работы и род
нагрузки. Условия работы электрифицированных механизмов в по-
левых установках предопределяют одиночный привод, так как есте-
ственно, что групповой привод не дает возможности свободного
размещения и передвижения рабочих машин, не говоря уже о дру-
гих недостатках группового привода. Электрическая характеристика
электродвигателей определяется системой электроснабжения, пред-
определяющей род тока, напряжение и частоту.
При выборе электродвигателя необходимо принимать во внимание
следующее:
а) характеристику электродвигателя — жесткую или мягкую,
т. е. зависимость изменения числа оборотов от увеличения или
уменьшения нагрузки;
б) перегрузочную способность (развивать в течение
небольшого периода времени момент вращения выше нормаль-
ного);
в) регулировочные свойства, т. е. возможность плавного
изменения числа оборотов;
г) коэфициент полезного действия;
д) характер нагрузки (продолжительная, равномерная, пре-
рывистая, без систематических перегрузок и такая же с резкими
кратковременными перегрузками).
Электродвигатель обычно нормируется по мощности, которая
учитывает как вращающий момент, так и скорость. Для привода
машин, требующих постоянный вращающий момент, при высоких
скоростях требуется большая мощность, чем при низких. Электро-
двигатель, выбранный по мощности, проверяется на потребные
пусковой момент и максимальный момент нагрузки.
В полевых условиях используют электродвигатели закрытого
или защищенного типа. Изоляция в защищенных электродвигателях
должна быть противосыростная. На выбор типа электродвигателя
могут влиять местные соображения; например, при электрификации
работ в условиях, опасных в отношении взрыва, необходимо упо-
треблять специальные конструкции.
Применение подвижных электродвигателей вы-
звано двумя обстоятельствами: 1) различные машины работают в
разное время и 2) для приведения в действие многих машин тре-
буется электродвигатель приблизительно одной и той же мощности.
В таблице XLVIII указано применение того или иного двигателя в
зависимости от вида работ.
441
Таблица XLVIII
Виды работ Механизмы Число обо- ротов на валу Двигатель
кет ЧИСЛО оборотов
Лесозаготови- Лесопильная рама „РП“ . . . 250 29 1 500
тельные Лесопильный станок „ЛСР“ . 500 20,5 1 500
Автомат для точки пил . . . 160 2,2 1 500
Позиционные Ленточный транспортер . . . 100 3,0 1 500
Вентилятор 1 750 0,4—3,5 1 750
Гидротехниче- Аппарат для сверления дере-
ские вянных труб — 4,0 1 500
Станок для бурения скважин . — 7,5 —
Ленточный водоподъемник . . —- 2,0 —
Насос для подъема воды . . . 1 500 7,5 1 500
Бетонные Бетономешалка 300—350, на 3,8 1 000
бараб. до 20
Гравиесортировка . — 3,8 1 000
Камнедробилка с сортировкой. — 7,5 —
Щебне-гравиемойка —— 3,8 —
Транспортер ленточный . . . 100 3,0 1 500
Трамбовка — 0,5 —
Подъемные механизмы . . . — 3,0 —
Конструкции подвижных электродвигателей выполняются, исходя
из следующих основных требований: 1) надежность в работе;
2) легкость установки и передвижения; 3) простота обслуживания;
4) безопасность ухода; 5) полная комплектность для выполнения
операций.
По способу перемещения подвижные электродвигатели разделя-
ются на три группы: а) переносные мощностью до 2,5—3 л. с.',
б) перевозимые на легких тачках, салазках или тележках (рис. 450)
для большей мощности; в) катающиеся, помещающиеся внутри полого
барабана и перекатывающиеся вместе с ним к месту работы. Обычно
на указанных приспособлениях укрепляется, кроме электродвигателя,
реостат и гибкий шланговый кабель со штепсельной вилкой. Мон-
таж электродвигателя на тележке выполняется таким образом,
чтобы он был легко доступен для осмотра, разборки или демон-
тажа. Соединение электродвигателя с приводимой машиной чаще
всего в подвижном выполнении производится при помощи ремен-
ной передачи. Ременные передачи просты, гибки, дешевы, эластичны
и защищают двигатель и машину в случае перегрузок и ударов.
Недостатки ременной передачи: значительные габаритные размеры,
не очень четкая работа, непригодность для быстрых реверсирований
или других каких-либо условий, кроме работы с равномерной ско-
ростью. Для удобства работы выполняются электродвигатели с не-
сколькими шкивами.
Соединение электродвигателя средней мощности (10—40 л. с.)
с рабочей машиной может быть произведено при помощи кардан-
ного вала, причем для преобразования числа оборотов электродви-
гателя в необходимое для вала рабочей машины перед карданным
442
валом устанавливается коробка передач (рис. 450). Короткозам-
кнутый электродвигатель (7) мощностью 20,5 кет установлен на
двухосной тележке с передней поворотной осью. Электродвигатель
может быть включен в трехфазную сеть с линейным напряжением
220 в. В постоянном сцеплении с электродвигателем при помощи
эластичной муфты находится коробка передач (5) от автомашины
ЗИС-5, что позволяет получать различное число оборотов: на
карданном валу—160 об/мин., 275 об/мин. и 550 об/мин.; прямого
вращения — 980 об/мин. и обратного хода— 140 об/мин. Коробка пе-
редач установлена в задней части рамы тележки на двух швеллерах.
Вторичный валик коробки скоростей сочленен с карданным валом от
автомобиля ЗИС-5, другой конец которого соединяется с соедини-
тельным валиком. На соединительный валик насажена крестовина,
которая своими лапами прикрепляется к шкиву приводного станка.
В нерабочем состоянии карданный вал с соединительным валиком
и крестовиной отключается от коробки передач и перевозится
в ящике, установленном на раме тележки.
Управление электродвигателем осуществляется с распределитель-
ного щита, смонтированного в закрытом ящике с дверками, откры-
вающимися на время работы электродвигателя. Присоединение к
сети производится при помощи двух концов шлангового кабеля
длиной по 50 м, сечением 3X16 мм2', смотка кабеля и перевозка
его производится на двух катушках, установленных в передней
части рамы тележки. Габаритные размеры установки — 2,6 X 1.18 X
X 1,22 м. Применение карданного вала упрощает сборку уста-
новки, не требуя ее точности, экономит площадь и облегчает
управление электродвигателем и рабочей машиной. Для закрепления
тележки на месте работы в комплект установки включены два
упорных бруса, которые подкладываются под передние и задние
колеса и стягиваются болтами. Транспортировка подвижного электро-
двигателя на короткие расстояния по проселочным или грунтовым
дорогам допускается буксировкой за автомашиной или трактором;
во всех остальных случаях установка перевозится в кузове полуто-
ратонной автомашины или тракторной прицепки.
Широкое применение имеют электрифицированные механизмы со
встроенными электродвигателями. На рис. 451 изображена копро-
вая электролебедка, предназначенная для механизации свай-
ных работ при постройках деревянных мостов под средние и тяже-
лые грузы, плотин и свайных оснований под сооружения. Электро-
лебедка может быть установлена на любой копер современной кон-
струкции с падающей бабой. При трехфазном токе употребляется
электродвигатель с короткозамкнутым ротором закрытого типа с обду-
ваемым корпусом, мощностью 3 кет, при числе оборотов 1425
в минуту. Подъемная сила лебедки-—600 кг, вес лебедки—-420 лгг. .
Копровая электролебедка предназначается для выполнения сле-
дующих операций: 1) при забивке свай; 2) при установках и вывер-
ках свай или при передвижении копра — удержание бабы на весу;
3) перед забивкой сваи — подтягивание, подъем и установка сваи;
4) при переходах к следующим сваям в устое и при поворотах
копра на 180° (переход к следующему устою) — передвижение
моста па нижней раме; 5) как мера техники безопасности — мгно-
443
венное торможение бабы при
ее падении; 6) при сборках
и разборках копра — подъем
стрелы, укосины и опуска-
ние их.
Устройство копровой элек-
тролебедки, показанное на
рис. 451, сводится в основном
к следующему. Электродви-
гатель постоянного тока (7),
или чаще всего трехфазного
тока, соединен при помощи
раздвижной муфты (4) с ре-
дуктором (6) и далее через
глухую муфту (14) с намо-
точным барабаном (18), на
концах которого находится
храповик (16) и ленточный
тормоз (33). При помощи
веретена (34) производится
подъем свай и передвижение
копра. Для поднятия бабы
приводится в движение бара-
бан, наматывающий трос, ко-
торый подвязан к серьге бабы
и проходит через неподвиж-
ный блок в голове стрелы
копра. При выключении ба-
рабана баба падает, увлекая
за собой трос, который, раз-
матываясь, вращает барабан
вхолостую в обратную сторо-
ну. Для торможения и ме-
дленного опускания бабы слу-
жит ленточный тормоз, а для
продолжительного удержа-
ния ее на весу—храповик.
Для пуска в ход электро-
двигателя имеется переклю-
чатель обмоток (5) с «звезды»
на «треугольник» (рис. 451а) и
рубильник (2). Для присоеди-
нения электродвигателя к се-
ти установлена штепсельная
муфта (1). Для преобразова-
ния числа оборотов электро-
двигателя до 38,5 об/мин. на
барабане установлен редуктор
(6) (рис. 451), состоящий из
двух пар стальных шестерен
(7 и 8). При номинальном
SZ ЪЪ
444
11
??
катушка;
тележки;
- -------------------пинстру;
орус; 17 -опорная палка под капельными 19 - стойка средняя; 20 - подшипник кабельной
22—опорная балка под электродвигатель; 23—болт; 24— опорная балка под ящик; 25 опорная балка под короб k
_ _ _ . , _ — — _ - Л А ТТЛ. • 60 Т* О Г* ОТТ Т-
Рис. 450. Подвижный электродвигатель для привода круглопильного станка:
1 — электродвигатель; 2 — эластичная муфта; 3— коробка передач; 4 — карданный вап; В ящик для щитка, 6— кабельная
7 — соединительный валик; 8— крестовина соединительного валика; 9 — продольная балка рамы тележки; 10 передняя ось
11 — задняя ось тележки; 12 — переднее колесо тележки; 13 — заднее колесо TenesKKirj 14 — тяга; 1В —- ящик для карданного
ментов;16— опорный брус; 17 — опорная балка под кабельными катушками; 18 — стоика^ 1п гомптяя.
катушки; 21 ручка; 2а Ulivpna/i va.ina иид ~-я — •- ----- —
передач; 26 — консоль под опорные брусья; 27—болт; 2S— кабель
числе оборотов электродвига-
теля скорость подъема бабы —
0,5 м)сек. Коробка (10) редук-
тора заполняется маслом через
контрольное отверстие (11),
снабженное крышкой. Подшип-
ники валов редуктора — шари-
ковые; смазка их производится
через отверстия (12); у одного
из них помещается указатель (13)
уровня масла в коробке. Намо-
точный барабан (18) диаметром
255 мм имеет длину 200 мм, с
12 ручьями, в которые уклады-
вается трос диаметром 11 мм.
Для устранения выскакивания
троса устроены три концентри-
чески расположенных нажимных
деревянных ролика (19). Конец
троса закрепляется с внутрен-
ней стороны барабана, проходя
через отверстие в нем. Управ-
ление барабаном производится
при помощи рычага (22). Тормо-
жение барабана ленточным тор-
мозом производится нажатием
ногой на педаль.
При обслуживании лебедки
необходимо соблюдать нижесле-
дующие правила, рекомендуемые
инструкцией. Перед началом
работы электролебедки, после
установки ее на копре, тщатель-
но осматривают все детали.
Особое внимание должно быть
обращено на определение ис-
правности муфты сцепления и
тормозов. По указателю уровня
масла определя-
ют наличие мас-
ла в редукторе; ______________
при неполном &==±=г='
уровне добав-
ляют масла. Добавляют тавот
в штауферные масленки и под-
шипники в момент начала ра-
боты лебедки. Если по внеш-
нему осмотру установлено ис-
правное состояние лебедки, при-
соединяют электродвигатель к
сети и лебедку опробывают.
28 33
446
Для этого поступают
следующим образом:.
1. Включают ру-
бильник и пускают
в ход электродвига-
тель, переводя руко-
ятку переключателя
с положения «покой»
(0) на положение
«пуск» (А) и затем на
положение «работа»
(Д). Пуск производят
при нейтральном по-
ложении рычага бара-
бана, т. е. при свобод-
ном (выключенном)
положении барабана.
В этом положении
лебедка работает вхо-
лостую; при этом не
должно наблюдаться
рывков и неравномер-
ного шума, барабан
не должен приходить
во вращение, вал ле-
бедки должен вра-
щаться в направле-
нии вращения часовой
стрелки (со стороны
электродвигателя).
2. Нажатием на
рычаг вперед (от се-
бя) включают бара-
бан. Он должен при-
ходить во вращение
от легкого нажима на
рычаг. При включе-
нии барабана педаль
ленточного тормоза
должна быть выклю-
чена (поднята вверх).
При вращении бара-
бана лебедка должна
иметь такой же рав-
номерный ход и нор-
мальный шум, как и
при холостом ходе.
3. Включают ба-
рабан, для чего рычаг
притягивают к себе и
ставят его в нейтраль-
447
ное (среднее) положение; барабан должен безусловно останавли-
ваться. Включение и выключение барабана повторяют несколько раз.
4. Во время вращения барабана опробывают ленточный тормоз,
для чего, нажимая на педаль, проверяют, тормозится ли двигатель,
От сети 220 в
т. е. снижает ли он число оборотов. От торможе-
ния барабана при включенном его положении дви-
гатель должен снижать число оборотов. Ленточ-
ный тормоз должен действовать от легкого на-
жима на педаль. Опробывание тормоза таким обра-
зом производить в течение нескольких секунд, не
дольше — во избежание изнашивания тормозной
ленты.
5. Во время выключения барабана опробывают
колодочный тормоз, для чего при выключении
рычаг барабана притягивают к себе доотказа (да-
лее нейтрального положения); барабан должен
моментально остановиться
от торможения колодоч-
ным тормозом.
6. Для опробывания со-
бачки храповика подымают
ее к храповому колесу и
затем отпускают; при от-
пускании собачки храпо-
вика она должна падать
в исходное положение.
Покой
Положение переключателя
Пуск
Работа
Регулировка лебедки,
необходимость которой
определяется при опробы-
Рис. 451а. Электрическая схема управления
электролебедкой:
1—штепсельная муфта; 2— рубильник; 3 — предо-
хранитель; 4 — электродвигатель; 5 — переключа-
тель Л/Д
вании перед началом ра-
боты, состоит:
1) в устранении чрез-
мерно быстрого или чрез-
мерно медленного включе-
ния или выключения бара-
бана при нажатии на
рычаг вперед или притяги-
вании его к себе; регули-
ровку осуществляют по-
мощью винта, имеющегося
на рычажке муфты сцеп-
ления, которым изменя-
ют степень затяжки пружины при включении рычага; при завинчи-
вании винта затяжка пружины сцепления усиливается;
2) в налаживании торможения и растормаживания барабана; регу-
лировку ленточного тормоза осуществляют с помощью натяжного
винта на ленте тормоза, которым изменяют степень стягивания
тормозного шкива тормозной лентой; при завинчивании винта тор-
мозной шкив стягивается сильнее и, наоборот, при отвинчивании
винта лента ослабляется; регулировку колодочного тормоза осуще-
ствляют е прмощью упорного болта рычага барабана;
448
3) в налаживании свободного вращения собачки храповика на
оси ее, для чего устраняют заедания собачки и смазывают ось
маслом.
По окончании сборки копра конец троса, намотанного на барабан
пропускают через неподвижный блок, укрепленный на вершине
стрелы, и привязывают его к бабе копра. Бабу устанавливают на
стрелу, после чего испытывают лебедку под нагрузкой. Испытание
состоит в следующем:
1) включают барабан и поднимают бабу; на высоте 1,5—2 м ее
затормаживают ленточным тормозом, одновременно выключая
барабан;
2) медленно и равномерно опускают бабу, постепенно ослабляя
нажим на педаль ленточного тормоза; подъем и медленное опуска-
ние бабы повторяют несколько раз, постепенно увеличивая высоту
подъема;
3) во время заторможенного состояния барабана (ленточным
тормозом) собачку храповика ставят между двумя зубцами храпо-
вого колеса; мгновенно включают барабан, нажимают на педаль
ленточного тормоза и выключают барабан; при этом собачка храпо-
вика должна выпасть и занять исходное положение.
Результаты испытания могут считаться удовлетворительными в
том случае, когда достигаются безотказное и нормальное включе-
ние и выключение барабана, ровный ход, быстрое затормаживание
и плавное растормаживание его, когда собачка® храповика свободно
выпадает при включении барабана.
При работе с копровой электролебедкой обязательно должны
быть соблюдены следующие правила безопасности:
1) перед началом работы следует убедиться в наличии заземле-
ния электролебедки;
2) следует избегать мгновенного торможения бабы при ее
падении, так как при этом появляется опасность разрыва троса
и опрокидывания копра; мгновенное торможение бабы при ее
падении может быть произведено лишь в крайних случаях необхо-
димости предотвращения опасности (человек очутился под падающей
бабой);
3) не следует пускать в ход электродвигатель при включенном
положении барабана;
4) при заедании барабана на валу моментально останавливать
электродвигатель;
5) при остановке электродвигателя во время подъема бабы —
тормозить бабу;
6) предохранители ставить на номинальную силу тока;
7) во время перерывов в работе выключать рубильник;
8) не производить торможения бабы при ее падении помощью
храповика;
9) не допускать смазывания тормозного шкива и шкива муфты
сцепления.
Электролебедки различных конструкций могут быть ис-
пользованы при различных работах: подтаскивание бревен (рис. 471)
при лесозаготовках, подтягивание тачек при минных работах
. и т. д.
29 Электротехнические средства
449
Из других конструкций электрифицированных аппаратов необхо-
димо отметить применение электрических таль-тельферов
для перегрузки леса (рис. 452), воздушных канатных дорог при
работах в пересеченной местности, электрических трамбовок при
дорожных работах, электрических горнов и т. д.
Электросварка в полевых условиях может быть широко
применена для самых разнообразных ремонтных работ: а) при-
варка отломленных частей различных механизмов, наложение за-
плат при ремонте машинных частей, станин, баков и пр.; б) заварка
трещин, дыр и раковин; в)'наварка и восстановление сношенных
и сработанных поверхностей: ‘шеек осей и валов, зубчатых колес
И т. д.
Рис. 452. Электрический таль-тельфер в работе
Дуговая сварка имеет следующие преимущества перед газо-
вой: а) экономичность; б) быстрота работы и экономия времени;
в) исключительная прочность шва; г) безопасность работы (невоз-
можен взрыв — нет газов); д) независимость установки (не надо
кислорода).
Газовая сварка дает хорошие результаты по сварке мел-
ких частей, которые иногда трудно сварить вольтовой дугой: цвет-
ных металлов, и деталей, работающих на скручивание, а также при
резке металлов. Преимущества электросварки наиболее важны для
военных условий, и поэтому она должна найти большое распро-
странение.
Особенно удобны для работы в поле подвижные сварочные
агрегаты с двигателями внутреннего сгорания.
Изготовляются следующие типы подвижных сварочных агрега-
тов: а) переносный агрегат для передвижения любыми транспорт-
450
йыми средствами, Монтированный на раме с крышей; б) подвижной
агрегат с генератором, прикрепленным в шасси грузового автомо-
биля, с приводом от двигателя автомобиля; в) подвижной агрегат
в соединении с трактором.
138. Освещение военно-инженерных работ
Активность неприятельского воздушного флота затрудняет про-
изводство многих военно-инженерных работ в дневное время, вы-
нуждая, ввиду наблюдения с воздуха и возможности демаскировки
расположения оборонительных сооружений и сосредоточения войск,
переходить к ночным работам. С другой стороны, уменьшение срока
постройки различных сооружений, увеличение темпа и суточной про-
должительности работ в связи с их механизацией делают возмож-
ным, а в некоторых случаях даже обязательным ведение работ
круглые сутки. Кроме того, в осенний период, даже если не
считать ночных работ, продолжительность дня незначительна
и приходится работать в сумерки. Во всех этих случаях
необходимо искусственное освещение. В настоящее время для
данных целей употребляется почти исключительно электрическое
освещение.
В условиях боевой деятельности может потребоваться ночное
освещение нижеследующих военно-инженерных и других работ;
а) сложных работ по укреплению оборонительной полосы (отрывка
котлованов для убежищ, постройка убежищ, командных пунктов
и пр.); б) окопных работ; в) постройки и наведения мостов; г) до-
рожных работ; д) лесозаготовительных работ; е) переправ; ж) про-
кладки железнодорожных линий; з) погрузочных и разгрузочных
работ; и) перевязочных пунктов; к) мест раздачи пищи и пр.
Условия этих работ влияют на выбор системы освещения: одно
дело освещать земляные и строительные работы, когда люди и
инструменты находятся в относительно стационарном положении,
другой вопрос — освещение дорожных • и железнодорожных ра-
бот, когда механизмы находятся в движении и свет должен сле-
довать за ними или должна быть освещена очень большая поверх-
ность.
Осветительные установки для военно-инженерных работ должны
удовлетворять:
1) общетехническим требованиям к любому освещению: а) осве-
щение должно быть достаточно сильно для производства работ
и не должно производить слепящего действия; б) освещение не
должно давать резких мешающих теней, оно должно быть
возможно равномерным, и осветительная установка должна удов-
летворять правилам безопасности, предписываемым охраной труда;
2) специальным тактическим требованиям, из которых важней-
шими являются: а) возможно большая светомаскировка, т. е. мини-
мальная видимость с воздуха, для того чтобы не демаскировать
производящихся инженерных работ; б) быстрота развертывания
и свертывания установки; в) быстрота готовности к действию, мини-
мальные вес и габаритные размеры; г) отсутствие порчи материа-
лов при повторном снятии и установке.
29*
451
Для создания достаточно сильного освещения в месте произ-
водства работ освещенность, согласно «Временным правилам искус-
ственного освещения открытых пространств», на уровне земли (в неза-
тененных местах) должна быть не ниже значений, указанных
в таблице XLIX.
Таблица XLIX
Расписание наименьших значений освещенности
Характеристика ^савщавммз: мест Наименьшая освещен- ность в люксах
на горизон- тальной плоскости на верти- кальной плоскости
Открытые пространства, на которых имеется дви- жение людей и механизмов и производятся ра- боты, не требующие различения мелких пред- метов:
Строительные и ремонтные работы, открытые транс- форматорные подстанции, верфи и т. д 8 15
Земляные работы, каменоломни, складские дворы с погрузкой материалов, пассажирские пристани, фабричные и заводские дворы, где не исклю- чена возможность передвижения и пребывания людей, дежурное освещение открытых подстанций И т. д 2 5
Железнодорожные парки, маневровые пути, фабрич- ные, заводские и складские большие территории и т. д 0,2 0,5
Охранное освещение складов и различных терри- торий 1,5
Для уменьшения блесткости источников света следует по воз-
можности удалять их из поля зрения работающего путем уве-
личения высоты их установки; вредную блесткость больших источ-
ников света следует устранять путем применения рассеива-
телей.
С точки зрения светомаскировки необходимо учитывать следую-
щие соображения:
1) рациональнее применять менее мощные источники света, осве-
щающие лишь место производства работ, имея в виду, что обна-
ружение происходит благодаря наличию яркостей, превышающих
в достаточной для различения мере яркость окружающего про-
странства;
2) иметь возможность централизованного выключения всех источ-
ников света в случае налетов неприятельских самолетов;
3) применять средства маскировочной техники: а) сокрытие источ-
ников света и освещенных площадей под соответствующими мас-
452
ками (здесь необходимо упомянуть, что наибольшее неблагоприят-
ное значение имеет яркость источника света, например голой лампы);
б) постройка ложных световых ориентиров; в) возможное примене-
ние светофильтров, пропускающих лучи, наиболее рассеиваемые
атмосферой.
Последнее обстоятельство может иметь второстепенное значение
в условиях сумерек, при наличии небольших яркостей, когда глаз
будет плохо реагировать на цветовое различие.
Известны методы освещения производственных процессов во
время воздушной тревоги путем сконструирования специальных
насадок на арматуры. Насадки ограничивают рассеивание света,
направляя пучок лучей на рабочее место, и, кроме того, затемняют
свет, имея на дне голубой колпак. Для ламп дежурного освещения
насадка имеет длинную узкую щель; свет, проходя через нее, оста-
вляет узкую полосу, которая служит указанием направления про-
хода.
Выполнение остальных тактических условий требует применения
осветительных средств, достаточно легких и компактных, позво-
ляющих безболезненно производить переброску с одного места на
другое и установку для работы, что достигается использованием
специальной аппаратуры или общегражданских арматур путем устрой-
ства дополнительных приспособлений.
Современные осветительные средства позволяют указать на две
системы освещения работы: а) при помощи прожекторов и б) исполь-
зуя разного рода арматуру, предназначенную для наружного осве-
щения.
Раньше прожектора применялись почти исключительно для воен-
ных целей, но теперь они применяются для освещения так назы-
ваемым заливающим светом ночных работ: постройка мостов, пере-
прав, земляные работы и пр. Это достигается при помощи уста-
новки вместо предохранительного стекла так называемого рассеи-
вателя, состоящего из нескольких плосковыпуклых линз, сде-
ланных в виде узких полос. Это приспособление рассеивает луч
веерообразно на некоторый угол (примерно до 60°), тогда как обычно
луч прожектора имеет расхождение на 1,5—2°. Встречаются и дру-
гие конструкции рассеивателя: круговые рассеивающие линзы, стекла
с шероховатой, неровной поверхностью и т. д.
Кроме того, изготовляют специальные конструкции прожекто-
ров, предназначенных для освещения заливающим светом. Эти про-
жектора отличаются небольшими размерами (диаметр отражателя
24—45 см вместо 60—200 см у военных прожекторов), соответ-
ственно более легкой и компактной конструкцией, применением
в качестве источника света исключительно ламп накаливания (воен-
ные прожектора имеют в качестве источника света вольтову дугу)
и некоторыми мелкими добавочными приспособлениями, например
козырьком для защиты стекла от дождя и снега и добавочного
рассеивания света около места расположения прожектора. Они при-
меняются для освещения больших пространств (аэродромов, спор-
тивных площадок и пр.), для освещения фасадов и фронтонов зда-
ний, памятников, реклам и т. п., для освещения оград складов,
территорий учреждений.
453
Для общего освещения военно-инженерных работ употребляются
прожектора заливающего света типа ПЗ-35 (рис. 453) и ПЗ-45. Основ-
ные световые и технические данные этих прожекторов указаны
в таблице L.
Таблица L
Световые и технические данные прожекторов
Угол рас-
сеивания
Тип про-
жектора
И
Л ’Ы 5
S ° 0
к
7* 4 о
и и с
к
О
И
о
S
СТ
К а
§ и
Р4 и
ПЗ-35
ПЗ-45 45
500 110-127 220 70 000 40 000 3 200 2 200 28° 30°
1 000 110—127 260 000 7 000 28°
220 130 000 5 000 25°
17°
20°
17°
20°
60%
100
65
130
96
Кривая светораспределения прожектора типа ПЗ-35 приведена
на рис. 454. Конструкция обоих типов прожекторов одинакова, раз-
ница лишь в размерах. Главные части прожектора заливающего света
Рис. 453. Прожектор заливающего света:
1 — стойка корпуса прожектора; 2 — корпус; 3, 6 — вентиляция; 4 — патрон «Голиаф»;
5 — лампа накаливания; 7 — защитное стекло; 8 — отражатель; 9 — козырек; 10— фоку-
сирующее приспособление; 11 — стопорный винт; 12 — крепление стойки; 13— кабель
патрона; 14, 15 — крепление корпуса на стойке
454
-К—-------------— +«
——— Углы в градусах
Рис. 454. Кривая светораспределения про-
жектора диаметром 35 см
(рис. 453): лампа накаливания (5), отражатель (3) и корпус (2), скреп-
ляющий отдельные детали между собой и предохраняющий внут-
ренние части прожектора от влияния атмосферных условий. Лампы
употребляются стандартные, мощностью согласно данным таблицы L;
цоколь ламп — Эдиссон-«Голиаф» (4). Отражатель — латунный, хро-
мированный. Корпус прожекторов сделан из листового железа.
Для охлаждения внутренних частей в корпусе сделаны вентиля-
ционные отверстия (3 и 6), выполненные таким образом, что
атмосферные осадки не могут попасть внутрь. Для смены ламп
и чистки отражателя передняя часть прожектора выполнена в виде
дверцы, в которую вставлено
переднее защитное стекло. Про-
жектора снабжаются фокуси-
рующим приспособлением для
правильной установки лампы.
Корпус прожектора укре-
плен на стойке (7) помощью
цапф (75); стойка в свою оче-
редь закреплена на железной
трубе (72), имеющей зажимный
стопорный винт (77). При помо-
щи этой опорной трубы про-
жектор может быть установлен
на разборной мачте (рис. 455).
Слепящее действие прожекторов
уничтожается установкой их на
высоких мачтах; обычно для
прожекторов, предназначенных
для освещения заливающим све-
том, употребляются деревянные
или металлические мачты вы-
сотой 25—28 м. Расстояние
между мачтами определяется
по условиям расчета освещения.
В полевых условиях работы
сооружение подобных вышек невозможно, и здесь приходится итти
на сокращение высоты до 6—7 м, допуская некоторое увеличение
блесткости и слепимости при расположении прожектора впереди
работающего.
Разборные мачты (рис. 456) состоят из трех алюминиевых труб
диаметром 60 мм и чугунного подпятника с тремя шипами для
сцепления мачты с почвой при подъеме. Общая высота мачты
после сборки — 6 м. Крепление мачты в рабочем положении
производится при помощи трех джутовых оттяжек (рис. 455),
находящихся на кольце, надеваемом на мачту на высоте второго
колена, и закрепляемых свободными концами к оттяжным метал-
лическим кольям, вбиваемым в землю в углах равностороннего
треугольника. Прожектор снабжается шланговым кабелем 2 X
X \,Ъмм2, длиной 8—10 м, имеющим на конце розетку для при-
ключения к коробке питательной сети подвижных электрических
станций.
455
В случае отсутствия специальных разборных мачт могут устраи-
ваться временные деревянные опоры. Временные небольшие мачты
устраиваются следующим образом: берется деревянный столб, и
по длине его через 0,5—0,8 м врезаются поперечные перекла-
дины, а на вершине укрепляется крестовина под прожектор;
столб закапывается в землю на 1 —1,5 м. На вершину столба
поднимается и привинчивается на крестовине прожектор. Весь процесс
изготовления и установки вышки с прожектором требует 40 мин.
Рис. 455. Установка прожектора на разборной мачте:
1 — прожектор; 2 — мачта; 3 — оттяжная веревка; 4—от-
тяжной код
при работе шести человек. Время сокращается, если на месте работ
есть деревья, которые, спилив вершины, можно использовать в
качестве мачт.
Прожекторное освещение, как известно, неудовлетворительно
с точки зрения неравномерности и создания резких мешающих теней,
но главный недостаток этого вида освещения — его демаскирую-
щие свойства. Работающий прожектор может служить прекрасной
целью для неприятельских самолетов и выдать расположение и
производство тех или иных работ (рис. 457). Кроме указанных выше
недостатков, имеется ряд преимуществ прожекторного освещения:
небольшое место, занимаемое установкой, меньшее протяжение
питательных сетей, быстрота смены перегоревших ламп, эконо-
мичность эксплоатации, меньшие установочные расходы и хорошее
456
соотношение между освещенностью вертикальных и горизонталь-
ных поверхностей, благоприятное для целого ряда инженерных работ.
Иногда, как указывалось выше, возможно применение и военных
прожекторов для освещения инженерных работ. В частности, пере-
носная прожекторная станция рекомендуется в отдельных слу-
чаях для этих целей, для чего в комплект прожекторной станции
Рис. 456. Прожекторная мачта (разборная):
I — до сборки; П —после сборки
включен рассеиватель, состоящий из 12 вертикальных иолосовых
линз. Полосовые линзы вставлены на замазке в раму рассеивателя,
которая надевается (для получения широкой освещенной полосы) на
кожух прожектора вместо предохранительного стекла.
Рис. 457- Освещение инженерных работ при помощи прожекторов заливающего
света
457
Недостатки, указанные для прожекторов заливающего света,
присущи и переносной прожекторной станции. В некоторых част-
ных случаях, например при освещении ночных дорожных работ,
возможно применение установок, подобных подвижным посадочным
станциям, т. е. с укрепленными на том или ином экипаже освети-
Рис. 458. Переносный осветительный при-
бор с фонарем преимущественно прямого
света:
I — фонарь; 2 — мачта; 3—шланговый кабель;
1— концевая муфта для включения в сеть
тельными арматурами и источником энергии. При движении дорож-
ных машин и людей соответственно передвигается и осветительная
установка.
Недостатки прожекторного освещения заставляют применять
различные арматуры для наружного освещения, преимущественно
типа широкоизлучателя и глубокоизлучателя. В этом случае, по-
мимо улучшения светотехнических характеристик и маскирующих
свойств, меняется и характер освещения, делаясь более близким
к обычному верхнему освещению, при котором горизонтальная осве-
щенность преобладает над вертикальной.
В комплект подвижных станций включены переносные освети-
тельные приборы. На рис. 458 и 459 изображены такие установки
для устройства общего и местного освещения, а на рис. 460—
458
лишь местного освещения. Переносный осветительный прибор
(рис. 458) состоит из стандартного фонаря наружного освещения пре-
имущественно прямого света с патроном Эдиссон-нормальный для
ламп мощностью до 300 вт и металлической раздвижной треноги.
Высота светового центра прибора — 3 м; угол наклона арматуры
к горизонту — от 30° до 90°; освещаемая площадь 80—120 м2, при
Рис. 459. Переносный осветитель-
ный прибор с арматурой <Глубоко-
излучатель»:
1 — глубокоизлучатепь; 2 — мачта; 3 —
лампа; 4—муфта; 5 — тренога
Рис. 460. Переносная ар-
матура местного освеще-
ния:
/—рефлектор; 2— мачта;
3— кабель; 4 — концевая
муфта для включения в
сеть
средней освещенности в 5 лк; время сборки и установки—6—9 мин.
На обоих концах вертикальной стойки расположены двухполюсные
штепсели, соединенные между собой проложенным внутри стойки
двухжильным проводом. Верхний штепсель служит для присоеди-
нения фонаря, а нижний — для соединения с осветительной сетью
подвижной электрической станции.
Более рациорален в светотехническом и маскировочном отноше-
нии осветительный прибор, изображенный на рис. 459, где на раз-
движной треноге установлена стандартная арматура «Глубокоизлу-
чатель». На пустотелой штанге треноги укреплена распределитель-
ная муфта для подключения к сети. Высота светового центра при-
бора— 3 м; применяется арматура с патроном Эдиссон-нормальный
для лампы мощностью до 300 вт. Головка имеет вентиляционное
459
отверстие для уменьшения нагрева внутренних деталей; отражаю-
щая поверхность покрыта эмалью белого цвета. Мачта для данного
осветительного прибора может быть выполнена
и не в виде треноги, а просто штанги, втыкае-
мой в землю.
Переносная арматура местного освещения
(рис. 460) представляет собой железный конус
с внутренней отражающей поверхностью, по-
крытой белой эмалью. Арматура снабжена па-
троном Эдиссон-нормальный. Железная штанга
длиной 1,8 м, на которой укреплена арматура,
имеет заостренный нижний конец, которым она
укрепляется в землю; верхний конец штанги
снабжен полудиском для крепления арматуры
Рис. 461. Арматура ти- под различными углами — от 0° до 60°. Мощ-
па «Универсалы ность применяемых для данной арматуры ламп
колеблется от 50 до 150 вт\ при лампе в 150 вт
освещаемая площадь — 30—40 м2; время сборки и установки армату-
ры— 6 мин. Арматура снабжена гибким кабелем с концевым штеп-
селем для включения в сеть.
Рис. 463. Освещение места постройки моста арматурой «Универсалы
Стандартные светильники типа «Универсаль» (рис. 461), «Альфа»
или зеркальные арматуры могут быть использованы для освещения
работ следующим образом: над местом работ — лесозавод (рис. 462),
постройка моста (рис. 463) и пр. — натягивается на высоте 3,5—4 м
460
Трос
Петли
металлический трос или достаточно прочная проволока, к которой
за крючок (рис. 464) и подвешивается имеющаяся арматура; трос
крепится на ближайших деревьях (рис. 465) или на кольях доста-
точной длины и прочности.
Светильник типа «Альфа», применяемый преимущественно для
создания местного освещения, может укрепляться
над освещаемым местом.
Некоторые работы, производящиеся меха- _
низмами — экскаваторами и дорожными ма-
шинами, — могут освещаться при помощи фар
и приборов местного освещения, питаемых от
имеющихся на тракторах генераторов, кото-
рые могут получить привод от первичного рис_ ш Подвеска арма.
двигателя, обслуживающего работу основ- туры <уНиверсаль>
ного механизма.
Провод
Арматура
При аварии с рабочим освещением для предохранения от не-
счастных случаев и для возможного продолжения работ хотя бы
и в худших условиях не-
обходимо предусматривать
приборы освещения безо-
пасности. Для аварийного
освещения можно рекомен-
довать применение пере-
носных аккумуляторных
фонарей. Подробные дан-
ные об электрических переносных фона-
рях разных типов даны в главе IV. Для
данных условий работы больше всего подой-
дет переносный фонарь типа ТА-1, который
можно подвешивать на пуговицу одежды
или к головному убору, с прикреплением
батареи к поясу. Такой фонарь освобождает
руки работающего.
Правильный выбор тех или иных средств
для освещения военно-инженерных работ
может быть сделан с учетом обстановки;
Рис. 465. Использование
деревьев для крепления
арматур
в тылу при отсутствии полетов неприя-
тельского воздушного флота можно употреблять прожектора;
при вероятности наблюдения рекомендуется использовать рацио-
нальные арматуры «Глубокоизлучатель», «Универсаль» и «Альфа».
Количество необходимых осветительных приборов определяется
расчетом. Общеизвестные способы расчета освещения мест производ-
ства работ: а) метод коэфициента использования, б) точечный метод
и в) метод эллипсов — редко могут быть использованы в полевых
условиях; преимущественно пользуются графическими расчетами по
кривым или расчетными таблицами.
Необходимое количество (л) прожекторов заливающего света
для освещения площади (S) при заданной наименьшей освещен-
ности (е) на горизонтальной плоскости можно определить по номо-
граммам рис. 466 и 467. Для рационального размещения прожекто-
ров после определения общего количества их необходимо знать
461
Освещаемая площаоь г* ----*— Освещаемая площадь
466. Номограмма для расчета по наименьшей освещенности для
Необходимое число прожекторов
Рис. 467. Номограмма для расчета по наименьшей освещенности
для прожектора диаметром 45 см '
размеры малой оси 2b и большой оси 2а эллипса (рис. 468) в зависи-
мости от угла наклона (ф) для высоты установки в 6 эти
Рис. 468. Световой эллипс прожектора
размеры определяются по номограмме рис. 469. Определение
величины мертвого пространства С производится по кривой рис. 470.
Рис. 469. Кривые для определения
величин большой и малой осей эл-
липса при высоте прожектора в 6 м,
в зависимости от угла наклона о:
I— для определения оси 2а прожек-
тора диаметром 45 см; // — для опре-
деления оси 2а прожектора диаметром
35 см; III — для определения оси 2b
обоих типов прожекторов
Рис. 470. Кривая для определения
величины мертвого пространства
в зависимости от угла ср при вы-
соте прожектора в 6 м
Чтобы получить хорошее освещение в смысле равномерности, отсут-
ствия резких теней и ослепления, эллипсы прожекторов должны
перекрывать друг друга. Размещение прожекторов в районе работы
зависит от местных условий и опыта командира подразделения.
463
139. Примеры использования механизмов при комплексной
электрификации военно-инженерных работ
Применение всех средств электрификации: а) электрифицирован-
ного инструмента, б) электрифицированных механизмов, в) аппара-
тов для электросварки, г) осветительных приборов и д) разнооб-
разных подвижных электрических станций и подстанций — особенно
целесообразно, когда электрифицируется большинство процессов
данной отрасли инженерных работ, так как тогда повышается общий
успех механизации. Чем больше электрифицировано отдельных про-
цессов, тем выше коэфициент увеличения производительности по сра-
внению с ручной работой. Везде, где приходится иметь дело с механи-
ческой обработкой дерева и других материалов, использование соот-
ветствующих инструментов и механизмов дает хорошие результаты
в отношении повышения скоростных показателей работы. При мас-
совом изготовлении разных деталей — свайных насадок, прогонов,
перильных стоек и поручней (для сборки моста или оконных и двер-
ных рам, дверных полотен и др.) — для оборонительных сооруже-
ний электрифицированный инструмент требуется комплектами. Вели-
чина комплекта определяется масштабами работ и их организацией.
Организация работ должна быть построена таким образом, чтобы
увеличить коэфициенты использования и загрузки механизмов.
В качестве примера комплексной электрификации рассмотрим
возможности ее для механизации лесозаготовительных ра-
бот. В условиях маневренной войны дерево найдет наибольшее
применение, по сравнению с другими материалами, во всех эле-
ментах инженерного оборудования местности: фортификационные
постройки, мосты и дороги, необоронительные сооружения и т. д.
Достаточно указать на следующие ориентировочные данные: для
оборудования оборонительной полосы стрелковой дивизии в тече-
ние нескольких суток требуется бревен, досок, накатника, жердей
(приблизительно) на одни сутки — 450 т, на двое суток—1 150 т,
на трое суток—3 200 т и на пять суток — 7 500 т. Для заготовки
и разделки лесных материалов организуются полевые лесозаводы
и при них строительные дворы для заготовки стандартных деталей.
Весь комплекс работ по лесозаготовкам слагается из следующих
элементов: 1) валка леса; 2) раскряжевка; 3) трелевка; 4) лесопи-
ление; 5) заготовка стандартных деталей; 6) транспортировка мате-
риалов и готовых изделий.
Начальник лесозаготовительных работ получает наряд на заго-
товку лесоматериалов и стандартных элементов и чертежи всех
необходимых деталей. В наряде указываются: 1) род материалов
и деталей с нужными размерами (например, бревен 20X600 см
или досок 5X20X600 см и т. д.); 2) общее количество каждого
наименования в погонных метрах или штуках; 3) срок выпуска. На
основании этих документов начальник лесозаготовительных работ
организует валку леса и строительный двор; остальные элементы
работ определяются оборудованием лесозавода.
Валка леса может производиться мотопилами или электро-
пилами; выше были указаны преимущества электропил, и ими поль-
зуются при всякой имеющейся к тому возможности.
464
-Трелевка может производиться гусеничным или колесным трак-
тором, мотолебедками и электролебедками (рис. 471). При наличии
достаточного количества энергии трелевка электролебедками на не-
большие расстояния может иметь наибольший успех. Из лесных
штабелей бревна перевозятся к лесопилке тракторами на специаль-
ных тележках. Для удобства проезда в лесу рекомендуется спили-
вать электропилами пни от сваленных деревьев под уровень земли.
Иногда производится корчевка пней при помощи электрокорчева-
телей. Трелевка бревен производится вершинами в сторону движе-
ния. Для уменьшения трения о грунт и облегчения преодоления
препятствий на бревна надеваются «пены».
Рис. 471. ^Трелевка леса электролебедкой
Разделка круглого леса на необходимый сортимент (до-
сок, пластин, брусьев и пр.) производится на полевых лесозаводах,
где работают лесопильные передвижные рамы и разборные про-
дольно-круглопильные станки. Лесопильные рамы и круглопильные
станки могут приводиться в движение от тракторов или подвиж-
ных электродвигателей (рис. 450). Для электрификации лесопильной
рамы требуется электродвигатель мощностью 29 кет, а для круг-
лопильного станка — электродвигатель мощностью 20,5 кет, что
позволит производить распиловку на раме бревен диаметром в пре-
делах до 35 см со скоростью резания 28 м/сек и скоростью подачи
6—12 м/мин', на станке можно распиливать бревна диаметром
50 см и длиной до 7,5 м.
На полевом лесозаводе могут быть электрифицированы и дру-
гие работы: а) подача бревен с дороги на тележки станков по под-
весным монорельсовым путям при помощи электроталь-тельферов
грузоподъемностью 0,5 т (рис. 452), где требуется асинхронный
3Q Электротехнические средства 465
трехфазный электродвигатель мощностью 1,75 кет. при 1 420 об/мин.
для подъема груза и мощностью 1 кет при 930 об/мин. для пере-
движения тележки; б) внутризаводский транспорт путем установки
на деревянной колее, идущей вдоль лесозавода, электролебедки
для передвижения тележки с лесоматериалом, для чего достаточен
электродвигатель мощностью 1 квт\ в) устройство тракторных
дорог с удалением мешающих движению пней и деревьев при
помощи электропил; г) приведение в движение разборного точиль-
ного станка, предназначенного для механической точки круглых
и рамных пил, для чего достаточен электродвигатель мощностью
2,2 кет. Все работы на стройдворе электрифицированы при помощи
электроинструмента.
Распиловку досок целесообразнее производить поперечной пилой,
причем доски укладываются одна на другую по 5—6 шт. и попе-
речной пилой распиливаются сверху вниз.
На последней операции лесозаготовительных работ — транспор-
тировке материалов — при современном уровне техники может
электрифицироваться лишь освещение ночных работ. Электриче-
ское освещение с успехом применяется и на других операциях: на
валке и раскряжевке леса, на лесозаводе и строительном дворе и
для освещения подъездных путей, а также вспомогательных и
бытовых построек. Для общего и местного освещения лесозагото-
вительных работ требуется ориентировочно 6 кет. Для освещения
валки и раскряжевки леса рекомендуется применять переносные арма-
туры, а для лесозавода и строительного двора — рациональные
арматуры «Глубокоизлучатель» и «Универсаль», подвешенные на
тросах над рабочими местами или установленные на треногах около
механизмов. Арматура и проводка располагаются под масксетями.
Подобный размах электрификации лесозаготовительных работ
позволяет в несколько раз повысить успех работы и в более
короткий срок обеспечить готовность возводимых полевых построек
(мосты, убежища и пр.).
Также широко могут быть электрифицированы мостовые
работы (рис. 472). Постройка моста слагается из следующих про-
цессов:
1) лесозаготовка и изготовление стандартных деталей, о чем
сказано выше;
2) транспортировка всех материалов к месту постройки моста на:
а) тракторах с прицепными тележками, б) автомобилях с автопри-
цепками или в) конная на роспусках и подводах;
3) устройство подмостей и сборка копров на них;
4) свайные работы;
5) сборка моста, которая идет по мере передвижения копра от
устоя к устою.
Электрификация подготовительных работ заключается в поделке
при помощи электроинструмента (поперечная и круглая пилы, свер-
лилки) деревянных деталей рамы к копру. Для свайных работ
могут быть использованы копровые электролебедки.
При сборке моста, кроме комплекта электрифицированного ин-
струмента по дереву для подгонки деталей, могут применяться элек-
трифицированные воздушно-канатные дороги для подачи материала
466
к мосту, электрические краны для перемещения грузов на мосту,
электрические торцевые ключи для сбалчивания различных соеди-
нений и электротрамбовка для оборудования въездов. Электрифи-
цируются и работы по металлу для изготовления необходимых для
сборки моста деталей (бугелей для свай, скоб, стяжных хомутов),
поковки болтов и гаек, нарезки болтов и гаек и сверления дыр
в накладках, для чего употребляются: электрические горны, нагре-
вательные аппараты, электрические нарезатели резьбы в болтах
и гайках, электросверлилка по металлу, ножовочные пилы по
металлу. Широко применяется электрическое освещение при ноч-
ных работах по сборке мостов, для чего требуется электрическая
энергия — 6 кет..
Рис. 472. Механизация мостовых работ
При бетонных работах, кроме применения электрифици-
рованного инструмента по дереву, металлу и камню, а также элек-
трического освещения, электрифицируются специальные машины:
камнедробилки, щебне-гравиемойки, бетономешалки и подъемные
приспособления в виде кранов и лебедок.
Остальные военно-инженерные работы — дорожные, устройство'
заграждений, минные, гидротехнические — в значительной степени
могут быть электрифицированы при помощи указанных в настоя-
щей главе электротехнических средств.
Для получения наилучших показателей во время работ должно
быть развернуто соцсоревнование. Конкретные пункты соцдоговора
следующие: а) превышение норм; б) бесперебойная работа механиз-
мов; в) бережное отношение к технике. Для отражения хода соцсо-
ревнования устраивается доска, на которой вывешиваются договоры,
нормы, отмечается графически заданная и выполненная работа,
а также фамилии стахановцев-бойцов, дающих лучшие показатели.
30*

ГЛАВА XV
ПОРАЖАЮЩИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
140. Общие понятия
Электризованные препятствия в современной войне могут иметь
очень важное значение. Электризация позволяет придать противо-
пехотным препятствиям новое качество: не только затруднить дви-
жение пехоты и усилить систему огня, но и самим поражать и,
следовательно, дополнять этот огонь. Электризация дает возмож-
ность создавать в определенных условиях новые виды препятствий;
Рис. 473. Схема электризации препятствий
например, немцы во время войны 1914—18 гг. создали малоза-
метные электризованные препятствия для лесных условий, очень
легкие и быстро устанавливаемые.
Идея применения электричества в качестве активной поражаю-
щей силы возникла в последних годах прошлого столетия. Первое
ее воплощение — всем известный «электрический стул», который
теперь применяется в США. Первые попытки использовать электри-
ческую энергию в целях поражения на войне, по имеющимся в воен-
но-исторической литературе данным, делались в 1904 г. гарнизоном
осажденной японцами крепости Порт-Артур. Попытки эти, ввиду
скудости имевшихся тогда средств и возможностей, не могли
получить должного развития и никаких реальных результатов не
дали. Широкое применение электризованные препятствия получили
в первую мировую империалистическую войну 1914—18 гг.
в иностранных армиях. В старой русской армии лишь 12-я армия
имела на рижском фронте четыре автомобильные станции, питав-
шие сеть длиной примерно до 50 км.
468
Принцип действия электризации (рис. 473) состоит в том, что
препятствие, изолированное тем или иным образом от земли, соеди-
няется с одним полюсом достаточно мощного источника электри-
ческой энергии, а другой полюс последнего заземляется. Таким
образом, между препятствием и землей устанавливается некоторая
разность электрических потенциалов, необходимая для поражения
при замыкании цепи человеком, стоящим на земле и прикоснув-
шимся к препятствию. При некоторых значениях напряжения насту-
пает смерть человека или животного, прикоснувшегося к препят-
ствию. Конструкции проволочных препятствий, построенных на
использовании данного принципа, встречались самые разнообразные.
Для изоляции от земли металлических проволок применялись раз-
личные материалы: изоляторы, кровельный толь, пропитанная бу-
мага, пропитанные колья и пр.
В зимних условиях все виды электризации без особых устройств
почти безопасны, так как между ногами и почвой располагается
слой снега, являющийся хорошим изолятором, но следует учиты-
вать, что зимой иногда устраивают специальные типы препятствий.
141. Физиологическое действие электрического тока
Причины смерти при поражении электрическим током до сих
пор полностью не изучены, что объясняется трудностью поста-
новки опытов над живыми организмами и отсутствием необходимой
аппаратуры, позволяющей достаточно точно наблюдать за явле-
ниями, происходящими внутри организма при прохождении электри-
ческого тока. Можно предполагать на основании опытов над живот-
ными и изучения несчастных случаев с людьми, что смерть от
электрического тока наступает в подавляющем числе случаев при
прохождении его через важнейшие органы человеческого тела —
сердце и легкие — от «тонического» сокращения мышц сердца, пре-
кращающего вследствие этого свою деятельность, или в результате
такого же сокращения мышц дыхательного аппарата, ведущего
к удушению. Кроме того, в некоторых случаях прохождение элек-
трического тока сопровождается сильными ожогами тела и порой
значительными разрушениями мышечной ткани. Постоянный же
электрический ток, кроме того, при более или менее продолжи-
тельном действии вызывает болезненные изменения в тканях и кро-
ви, обусловливаемые явлением разложения электрическим током
(электролиза), которые в особо тяжелых случаях также могут при-
вести к смерти.
Физиологическое действие электрического тока зависит от сле-
дующих факторов: 1) природы тока — постоянный, переменный низ-
кой частоты, переменный высокой частоты; 2) силы тока, проходя-
щего через организм; 3) продолжительности прохождения тока;
4) пути прохождения тока в теле; 5) физиологических качеств
человека, пораженного током;, 6) психического состояния поражен-
ного; 7) напряжения установки.
Опытами и наблюдениями установлено, что при сравнительно
низком напряжении постоянный ток значительно менее опасен, чем
переменный. Так, пропускание постоянного тока при напряжении
469
ниже 60—70 в в течение нескольких минут через собаку не вызы-
вает смерти, тогда как переменный ток даже при напряжении 20 в
давал смертельные исходы. При некотором значении напряжения
опасность при разного рода токах становится одинаковой, и, нако-
нец, при более высоких напряжениях постоянный ток является
более опасным. Выводы специальной комиссии в Париже в 1909 г.
показали, что постоянный ток, повидимому, менее опасен, чем пере-
менный. Было установлено, что при переменном токе собака уми-
рает при силе тока в 0,1 а, тогда как при постоянном токе смерть
наступает лишь при силе тока, превышающей 0,3 а. Если судить
по раздражающему действию постоянного и переменного тока при
пропускании его от руки к ногам, то постоянный ток при обычных
условиях в 60—70 ма выдерживается человеком сравнительно
легко, тогда как переменный ток низкой частоты в 30 ма достав-
ляет крайне неприятные раздражения, выдержать которые очень
трудно. Все это вместе взятое и подтверждает, что при напряже-
ниях, применяемых для поражения, переменный ток более опасен,
чем постоянный, и надо предполагать, что наши возможные про-
тивники будут применять для электризации препятствий переменный
ток; это, между прочим, подтверждается и опытом мировой войны.
При переменном токе определяющее значение для поражения
имеет частота. Опыты А. Бингера доказали, что физиологический
эффект от переменного тока в значительной мере меняется в зави-
симости от частоты; при больших частотах смертельный эффект
понижается. Как известно, переменные токи с частотами порядка
400 000—1 000 000 пер/сек. применяются для лечебных целей («токи
д'Арсонваля») вследствие получающихся при этом тепловых эффек-
тов. В области низких частот наивыгоднейшая из них для пораже-
ния точно не определена. Можно ожидать применения для целей
электризации переменных токов с общераспространенной промыш-
ленной частотой в 50—60 гц.
В настоящее время большинство авторов считает основной при-
чиной поражения величину силы электрического тока, прошедшего
через жизненные центры организма.
Возможные случаи поражения током менее 0,1 а могут объяс-
няться продолжительностью действия тока, путями прохождения
его и психологическими и психическими свойствами поражаемых
организмов.
Смертельный исход зависит от длительности прохождения элек-
трического тока, что доказано экспериментально. Это можно видеть
на опыте собаки, которая в течение 2 сек.- переносит напряжения
4 600 в и умирает, когда действие тока при напряжении
ПО в длится 19 сек., хотя сила тока достигает при этом только
0,45 а (опыты в Париже). Под действием электрического тока все
мускулы тела подвергаются при некоторых значениях силы тока
(менее, безусловно, смертельных) конвульсивному болезненному со-
кращению, процессы обмена веществ повышаются. Между тем дыха-
ние животного в значительной степени затрудняется из-за парали-
зованного состояния мускулов грудной клетки, и собака постепенно
погибает от удушения; смерть, однако, наступает лишь через довольно
продолжительное время, и если до ее наступления ток прекратить,
470
то собака оживает. Необходимо отметить, что сердце и легкие
некоторое время «борются со смертью», поэтому состояние чело-
века, пораженного электрическим током, в ряде случаев должно
оцениваться как «мнимая смерть», обусловливаемая функциональ-
ным расстройством. Наступление действительной смерти может быть
констатировано по появлению трупных пятен и окоченению.
Одним из решающих условий поражения служит путь тока
в организме. Сердце является наиболее опасным пунктом. Даже при
прикасании головы и прохождении тока через центральную нерв-
ную систему смерть все же скорее происходит в результате пара-
лича сердца, а не от действия на психические центры и т. п.
Результаты опытов парижской комиссии с собаками доказывают
это положение с поразительной очевидностью. При одинаковых
условиях одни и те же животные легко переносят действие тока,
если он подводится через электроды, расположенные на темени
и на подбородке, и умирают, если электроды присоединять к перед-
ним и задним лапам так, чтобы сердце было на пути электриче-
ского тока. Электрический ток чрезвычайно опасен, если он прохо-
дит из одной руки в другую, от руки к ноге, от шеи к нижней
части туловища или к ноге. Токи, проходящие через левую поло-
вину тела, более опасны, чем проходящие через правую. Значительное
влияние на поражаемость оказывают физиологические и психиче-
ские факторы. Люди различных возрастов обладают различной
сопротивляемостью в отношении электрического тока. Обычно
считают, что молодые организмы обладают большей выносливостью,
чем взрослые, хотя никакой закономерности в данном вопросе
не установлено. Женщины обладают меньшей сопротивляемостью,
что, возможно, связано с более нежным строением кожи; имеет
значение и психический фактор. Состояние человеческого организма
при различных заболеваниях вызывает изменения восприимчивости;
возможна такая же повышенная чувствительность, как в отноше-
нии ядов.
Если трудно установить точно наибольшую силу тока, которую
человек может перенести без вреда для себя, то еще труднее опре-
делить величину наименьшего поражающего напряжения. Новейшие
исследования показали, что простые расчеты на основании закона
Ома неприложимы к случаям, когда в качестве сопротивления
бралось тело человека. Электрическое сопротивление человеческого
тела есть величина совершенно непостоянная, изменяющаяся в широ-
ких пределах — от нескольких сот до нескольких миллионов ом.
Основное сопротивление представляет кожа человека, сопротивле-
ние же внутренних частей тела сравнительно невелико. При напря-
жении 1 000 в и выше тонкий поверхностный ороговевший слой
кожи (эпидермис), повидимому, пробивается. Сопротивление кожи
различно не только у разных людей, но и у одного и того же
человека; оно изменяется в зависимости от состояния кожи. Если
человек дотронется до токоведущих частей сухой, мозолистой,
заскорузлой частью руки, то сопротивление может быть очень
большим; с другой стороны, если тот же человек прикоснется пот-
ной рукой и ток пойдет через более тонкую кожу, то сопротив-
ление может быть очень малым. Этим объясняется, что прикосно-
471
вение к одним и тем же контактным поверхностям в некоторых
случаях проходит безболезненно, а в другой раз кончается смертью.
В полевых условиях общее сопротивление поражаемого организма
будет зависеть, кроме того, от состояния обуви (подошвы подбиты
деревянными или металлическими шпильками) и качества и состоя-
ния грунта (растительный грунт, сухой или влажный, песок и пр.).
Для случая прикосновения человека в обуви к электризованному
препятствию в зависимости от состояния погоды сопротивление
следует считать равным: при сухой погоде и при суглинистой поч-
ве — около 7 000 ом, а при влажной почве после дождя — около
2 500 ом. Для всех остальных почв, кроме песка и камня, сопро-
тивление будет иметь такую же значимость. Для песков и каме-
нистого грунта, особенно без травы, при сухой погоде сопротивле-
ние будет значительно большим.
Если принять за величину наименьшего поражающего значения
силы тока 0,1 а, то наименьшее поражающее напряжение может
колебаться в зависимости от погоды для полевых условий от 250
до 700 в, а при некоторых условиях доходить до более высоких
значений. Практика применения электризованных препятствий в ми-
ровую войну установила, что напряжение на препятствии порядка
400—500 в если и не вполне гарантирует смертельные поражения
людей, стремящихся преодолеть это препятствие, то, во всяком
случае, причиняет им настолько серьезные повреждения, что безус-
ловно выводит из строя. По данным германского опыта, в некото-
рых случаях такие же результаты наблюдались и при напряжении
на препятствии в 200—300 в. Это объясняется тем, что преодолевав-
шие препятствие бойцы, как правило, находились в весьма воз-
бужденном, нервном состоянии, имели потную кожу и усиленное
сердцебиение, вызванные бегом. Все это весьма резко понижает
электрическое сопротивление тела и обусловливает, несмотря на
небольшое сравнительно напряжение, достаточную для поражения
организма силу тока. Практически же напряжение на препятствиях
всегда выбиралось с достаточно большим запасом, с тем чтобы
обеспечить безусловно смертельное его действие, т. е. порядка
1000—2000 в, принимаемого за нормальное во всех армиях, приме-
нявших такие препятствия в мировую империалистическую войну
1914—1918 гг. Применение более высокого напряжения, не давая
никакого преимущества в смысле увеличения его поражающего
действия, вызывает значительные усложнения. С ростом напряже-
ния мощность, потребляемая любым типом препятствий, будет воз-
растать в квадрате от величины напряжения. Кроме того, при
увеличении напряжения вся установка становится дороже и слож-
нее. Таким образом, следует ожидать электризацию препятствий
противником при напряжениях от 250 до 2000 в.
142. Конструкции электризованных препятствий
При постройке электризованных препятствий необходимо соблю-
дать, кроме общих требований, предъявляемых ко всяким заграж-
дениям, еще ряд дополнительных специальных условий: 1) электри-
зованные препятствия не должны отличаться по внешнему виду от
т
обычных неэлектризованных в целях маскировки; 2) препятствия
должны быть, по возможности, малозаметными, трудно преодоле-
ваемыми и трудно уничтожаемыми; 3) должна соблюдаться простота
конструкции; 4) мощность утечки электрической энергии должна
быть минимальной; 5) препятствия должны допускать легкий и
быстрый ремонт; 6) препятствия должны требовать от противника
для своего обезвреживания максимальной затраты средств, сил и
времени.
Все препятствия в отношении электризации можно разбить на
два класса: препятствия, имеющие большое количество металличе-
ских точек, соприкасающихся с землей (сети Фельдта, Бруно, пере-
носные препятствия), и препятствия, построенные на деревянных
кольях. Первый тип препятствий трудно электризовать из-за боль-
шой мощности утечки и демаскирования их дымом и паром, под-
нимающимися вдоль расположения этих препятствий до момента
полной подсушки мест соприкосновения их с почвой. Электризация
препятствий этого класса возможна лишь при искусственной изоля-
ции опорных точек от земли.
В империалистическую войну 1914—1918 гг. опорные колья уста-
навливались в ящики с изоляционной массой. Эти ящики зарывались
в уровень с землей, или лунка для кола заполнялась этой массой
так, чтобы кол при установке в землю соприкасался только с изо-
ляцией. Такие дополнительные приспособления для электризации
значительно удлиняют сроки установки препятствий и ставят вооб-
ще под сомнение применение их в полевых условиях.
Препятствия, построенные на деревянных кольях, можно элек-
тризовать эффективно лишь при подсушенных пропитанных кольях
и креплении нижних точек проволоки не ниже 10 см (обычно
20—30 см) от уровня земли. Нормальные препятствия, построен-
ные на свежесрубленных кольях, электризовать трудно из-за боль-
шой утечки тока и возможного обугливания кольев. Последнее
показывает наличие электризации, и теряется элемент неожи-
данности. В мировую войну наблюдались случаи, когда проволока
с препятствиями подвешивалась на изоляторах или роликах. Мощ-
ность утечки при такой конструкции, разумеется, снижается, но
препятствие резко демаскируется, так как прямым наблюдением
обнаруживается его электризация.
Иногда свежесрубленные колья устанавливались в ящиках с изо-
ляцией. Проволока при этом прибивалась непосредственно к колу,
так как была изолирована вся система. Использовались разные эла-
стичные изоляционные материалы (кровельный толь, пропитанная
бумага, просмоленная парусина, береста и пр.) для изоляции прово-
локи от коры в месте подвеса. Такая конструкция также демаски-
рует препятствие, и, кроме того, при прибивании проволоки скобой
нарушается изоляция. Лучшие результаты давало обматывание про-
волоки вокруг каждого кола, а не закрепление скобами; однако
при этом снижалась механическая прочность препятствий.
Решение было найдено в использовании кольев как изоляторов,
путем их подсушки или пропитки. Мощность утечки зависит от
удельного сопротивления дерева, высоты подвеса нижних точек
крепления проволоки, числа нижних точек крепления, средней
473
Рис. 474. Сопротивление древесины бука в за.
висимости от температуры
площади сечения кольев, удельного сопротивления почвы и ряда дру-
гих величин. Она может колебаться при напряжении 1 000 в от
200 до 250 кет на 1 км при употреблении свежесрубленных кольев
и значительно ниже — при специально обработанных кольях. Немцы
опускали нижний конец кольев в жидкий горячий асфальт, полу-
чали на нем изолирующий слой в 2 .юи и устанавливали колья в заранее
изготовленные ямы с дополнительным укреплением. Гигроскопич-
ность дерева пытались уничтожить провариванием кольев в минераль-
ном масле или каменноугольной смоле, или, в крайнем случае, осмалива-
нием верхнего торца и ниж-
него заостренного конца,
забиваемого в землю.
Сопротивление дере-
ва — величина непостоян-
ная; оно зависит от породы
дерева, влажности его
и атмосферных условий.
Влажность дерева колеб-
лется от 50 до 0,5%.
Электрический ток идет
главным образом по ка-
пиллярам, где находится
влага в древесине, поэтому
сопротивление одного и
того же дерева различно
в зависимости от того,
как пропускать электри-
ческий ток — в тангенци-
альном или радиальном на-
правлении или вдоль во-
локон. Дерево, находясь
во влажном воздухе, заса-
сывает влагу, и его сопро-
тивление уменьшается.
Сопротивление древесины зависит от температуры. На рис. 474
приведена кривая, показывающая зависимость сопротивления бука
от температуры. Предельная температура, при которой можно при-
менять дерево, 130° С. Выше этой температуры наступает разложе-
ние дерева, которое переходит в уголь, являющийся, как известно,
хорошим проводником.
Как указывалось выше, изолирующие свойства дерева можно
улучшить, пропитав его негигроскопическими веществами, обладаю-
щими высокими электрическими свойствами.
Существуют различные способы пропитки; например, древесину
проваривают в жидком веществе при 180—200°. Процесс пропитки
также различен: 1) при атмосферных условиях, 2) в вакууме
и 3) проварка предварительно под вакуумом с последующим давле-
нием. В первом случае вещество загружают в сосуд и нагревают
до 180—200°, затем туда загружают древесину и держат некоторое
время; дают древесине остыть и вынимают уже пропитанное
дерево.
474
Высота подвеса нижних точек крепления проволоки выбирается
так, чтобы не было соприкосновения с травой, которая, особенно
при росе и тумане, значительно увеличивает утечку электрического
тока. Вместе с тем проволока укрепляется так, чтобы человек,
проползая под ней, не мог не коснуться ее. Обычно нижние про-
волоки укрепляют на расстоянии 25 см от земли и во всяком слу-
чае не ниже 10 см. Трава от соприкосновения с электризованными
препятствиями может загореться, что демаскирует препятствия. В то
же время уничтожение травы и растительности под электризован-
ными проволоками оголяет местность и демаскирует препятствия;
это может принести вред, иногда не окупаемый выгодой электри-
зации проволочного заграждения.
Для электризованных препятствий может применяться как колю-
чая, так и гладкая проволока; последняя хотя и ускоряет построй-
ку препятствий, но понижает сопротивляемость их. Острия колючей
проволоки, повышая сопротивление препятствия при электризации,
могут прокалывать защитную одежду бойцов.
В лесных местностях немцы применяли электрическое препят-
ствие оригинальной конструкции. Между деревьями протягивался
изолированно укрепленный на высоте 2,5—3 м провод, от которого
с промежутками в несколько сантиметров свешивались вниз, не
доходя до земли на 40—50 см, концы очень тонкой, едва замет-
ной проволоки. Такая система в лесу, совершенно незаметная даже
с близкого расстояния, держалась под напряжением, потребляя
при тщательной установке немного энергии. Хотя такие препят-
ствия легко разрушаются падающими деревьями, сбитыми артилле-
рийским огнем, все же, благодаря своей простоте, дешевизне в по-
стройке и эксплоатации, они иногда могут применяться с большим
успехом.
Наконец, во время империалистической войны наблюдались слу-
чаи электризации рогаток в тех местах, где нельзя было построить
препятствия на кольях. Эти препятствия легко разрушались, и рез-
ко увеличивалась утечка тока во время дождя при оседании кон-
цов крестовин в размокшей почве. Единственное преимущество
этого рода заграждений — быстрота сооружения. Детали устрой-
ства те же, что и при электризации препятствий на кольях.
143. Питание электрической энергией электризованных
препятствий
Для питания электрической энергией электризованных препят-
ствий используют как местные станции, так и подвижные уста-
новки. Мощность и конструкция станций для электризации пре-
пятствий и сечение питающих проводов зависят от утечки электри-
ческого тока исправного препятствия (проходы и разрушенные
участки) и приключения заземлителей, возможных в условиях войны
(танки, бойцы и пр.).
Мощность утечки исправных препятствий, помимо их конструк-
ции, зависит от удельного сопротивления почвы. Электропровод-
ность земли изменяется в весьма широких пределах и зависит
от ряда факторов: влажность, температура, различный -грунт и
475
искусственная обработка. Зависимость удельного сопротивления
земли от процентного содержания влаги ясно видна на рис. 475.
Влажность является главнейшим определяющим фактором для
величины удельного сопротивления земли. Высушенная земля теряет
свою проводимость и становится изолятором; это объясняется
строением земли, состоящей из мелких частиц, промежутки между
которыми заполнены влагой. При испарении воды электропровод-
ная связь между частицами
почвы пропадает. В связи с
этим можно указать и на вли-
яние температуры на прово-
димость грунта, что наглядно
показано на рис. 476 для
почвы при 18,6% влажности.
Как видно из кривой рис.
476, промерзание грунта зна-
чительно повышает его изо-
лирующие свойства. При по-
вышении температуры удель-
ное сопротивление начинает
возрастать вследствие испа-
рения воды. Это обстоя-
тельство имеет большое зна-
чение при длительной ра-
боте заземлителей, когда
нагруженные большой плот-
ностью тока ближайшие к
нему слои почвы высыхают
и сопротивление растекания
значительно возрастает.
Искусственная обработка
земли солью заметно умень-
Рис. 475. Изменение удельного сопротивле- шает ее удельное сопроти-
ния земли (красная глина) в зависимости вление. На рис. 477 ПО-
от процентного содержания влаги казано изменение удельного
сопротивления земли (гли-
нистая почва) в зависимости от процентного содержания по-
варенной соли (NaCl) при влажности 30%. Сильное действие
оказывает первое прибавление соли. Анализируя указанные выше
данные, нетрудно установить, что проводимость грунта меняет свою
величину по времени года, и величина колебания зависит от влияния
температуры, влажности и наличия солей в земле.
В итоге практики применения электризованных препятствий в ми-
ровой войне установилось три способа ориентировочного расчета
препятствий: 1) по величине утечки на 1 кол, 2) по числу скоб
крепления и 3) по длине участка.
По данным Штрауса 1, для препятствий, построенных на кольях,
очищенных от коры, нижние концы которых проварены в каменно-
1 В. Штраус, Электроснабжение германского фронта в мировую войну
и его значение для сражающихся войск, 1919.
476
Рис. 476. ^Изменение удельного сопротивления
земли в зависимости от изменения температуры
при 18,6°/о влажности
Рис. 477. Изменение удельного сопротивления земли (глины)
в зависимости от процентного содержания NaCl при влаж-
ности ЗОо/о (по весу)
угольной смоле на расстоянии 60—80 см от конца, при напряже-
нии 800—1 000 в, мощность утечки в дождливую погоду доходила
до 4,8 вт на кол. При попадании снарядов мощность утечки, по
Штраусу, доходила до 40—60 кет на 1 км при напряжении 1 000 в
и после подсушки падала до 2—10 кет.
Подсчет по второму способу исходил из установления величины
мощности утечки на каждое место крепления скобы в 4 вт при
напряжении 1 500 в. Третий способ устанавливал величину мощно-
Рис. 478. Суточные кривые расхода тока для двух участков
электризуемого препятствия германской передовой линии
Необходимо отметить, что расход энергии не есть величина
постоянная и зависит от целого ряда условий, учесть которые
можно весьма относительно, и то лишь в каждом отдельном слу-
чае, а именно: от состояния изоляции проволочной сети, от атмо-
сферных условий, от состояния почвы и др. Как уже указывалось
раньше, все эти способы являются справедливыми лишь для тех
частных случаев, для которых они были получены.
Основной величиной для всякого препятствия, предназначен-
ного к электризации, является проводимость тока утечки. Сила
тока утечки при напряжении U будет равна I— Ug.
На рис. 478 приведены суточные кривые расхода электрической
энергии для двух участков электризуемого препятствия германской
передовой линии. Из рассмотрения кривых, между прочим, можно
уяснить влияние атмосферных условий (туман) и действие обстрела
препятствий. Более рельефно влияние последнего фактора видно на
рис. 479, где кривая характеризует отдаваемую мощность на элек-
тризацию проволочных препятствий германской передовой линии
478
в день сильного артиллерийского боя. При попадании снарядов
в препятствия отдельные проволоки падают на землю, что, разу-
меется, сопряжено с резким увеличением мощности утечки. Потреб-
ление энергии, по данным Штрауса, в некоторых случаях доходило
до 100 кет на 1 км, что безусловно возможно при питании препят-
ствий от мощных районных электрических станций. Это и делали
немцы, имея возможность сохранять поражающие свойства препят-
ствий до самого момента атаки позиции пехотой противника.
Рис. 479. Работа станции на электризацию проволочных
препятствий германской передовой линии в день сильного
артиллерийского боя
На величину мощности утечки благоприятное влияние имеет
явление, известное под названием подсушки почвы, что характери-
зуется тем, что утечка резко увеличивается лишь вначале, а затем,
через некоторый небольшой промежуток времени (1—2 мин.), она
заметно снижается. В месте касания проволоки с землей от прохож-
дения электрического тока происходит нагревание вследствие выде-
ления тепла по закону Джоуля; происходит высыхание и спекание
земли, на конце проволоки образуется слой почвы, обладающий
значительным сопротивлением, особенно в сухую погоду. Это явле-
ние объясняется в основном сказанным выше о влиянии темпера-
туры на проводимость земли. Во время дождя и при влажном
грунте эффект этого явления значительно снижается.
Необходимо отметить, что в случае применения трехфазного тока,
как показала практика фронтовых станций в период первой империа-
листической войны, бывает очень трудно добиться равномерного
распределения нагрузки между фазами, вследствие постоянно меняю-
щегося потребления мощности отдельными участками препятствий.
479
Мощность утечки значительно увеличивается при тумане (рис. 478),
росе и дожде. По данным опытов 1915 г., расход энергии при
дожде и исправных препятствиях увеличивался в 3—4 раза.
Артиллерийский огонь противника, разрушая электризованные
препятствия, достигает наибольшего эффекта при повреждении под-
водящих энергию кабелей, поэтому питание заграждений электри-
ческой энергией в сфере артиллерийского обстрела должно быть
многопроводным. На рис. 480 представлена схема сети питающих
.'ПитАюЩий И&белъ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ
1000-1500е
✓ 60-200
'Концевые кабели
Магистоальныв кабели
К подстанции
1000-1500
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ПУНКТ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
КОММУТАТОРОМ НА 4 СЕКЦИЙ
Подземный кабель 1000 1500 воль»
4JlHTatoiu,H* кабель
X х х х х Электомзуемые препятствия
Домцввые кабели
XXX XX Обыкновенные препятствия
м-аао«
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ
ПУНКТ
Воздушная линия 15000-30000мльт
'Запасные передаточные
кабели
аспределительны
кабель
Распределительны
кабель
Рис. 480. Схема сети питающих проводов
ГЕНЕРАТОРНАЯ СТАНЦИЯ
1000 -1500 s
ЧЛИ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ
ПОДСТАНЦИЯ
15000-30000/1000 -1600 8
проводов от местных станций на распределительные пункты, применяв-
шейся'^ период первой империалистической войны. В районах, защи-
щенных от непосредственного наблюдения противника, применялась
воздушная проводка, а в районах, наблюдаемых противником, —
обязательно кабельная. Применялось закапывание питающих прово-
дов на глубину 0,5—0,6 я для защиты их от поражения оскол-
ками снарядов. От поражения при непосредственном попадании
снарядов защищать провода — чрезвычайно трудная задача, требую-
щая очень трудоемких и громоздких работ. От распределительных
пунктов энергия по питающим проводам подводилась к распреде-
лительным кабелям, идущим вдоль препятствия. От этих распреде-
лительных кабелей шли уже ответвления к самим препятствиям,
. 480
причем ответвления, как видно на схеме, производились очень
часто в целях обеспечения наибольшей надежности питания. Коль-
цевой характер подводящей системы проводов также в сильной
степени обеспечивал надежность питания в этой части схемы, так
как, если перебивался один кабель, питание производилось с дру-
гого конца. Подводящие энергию провода прикреплялись к препят-
ствиям по тыльной стороне кольев заднего ряда, причем присоеди-
нение производилось малозаметной проволочной обвязкой.
Для надежности контактов рекомендовалось иногда произво-
дить пайку с проволоками препятствия в нескольких местах. Сече-
ние подводящих проводов выбирается с таким расчетом, чтобы при
повреждении препятствий и при их искусственном заземлении, когда
сила тока значительно возрастает, падение напряжения в проводах
не превосходило допускаемых норм, т. е. чтобы было обеспечено
поражающее напряжение на препятствиях. С этой точки зрения
имеет большое значение величина переходного сопротивления рабо-
чего заземления, устраиваемого у источника питания. Это сопро-
тивление должно быть, по возможности, меньше. Сопротивлением
земли, служащей обратным проводом, в расчетах обычно пренебре-
гают, так как хотя она и обладает известным удельным сопротив-
лением, но имеет очень большое поперечное сечение.
Опыт войны 1914—1918 гг. показывает, что даже при сравни-
тельно небольшом запасе мощности источника энергии боевые
заземления (танки, пораженные люди, разрушаемые огнем препят-
ствия и пр.) не понижают напряжения на препятствии до безопас-
ных для жизни пределов, так как даже лежащая на земле прово-
лока, имея напряжение относительно земли 200—400 в, является
в условиях боя безусловно опасной для бойцов. Добиться такого
положения артиллерийской стрельбой, чтобы проволоки препят-
ствия нигде не касались друг друга, теряя, таким образом, элект-
рическую связь, очень трудно, и требуется специальная расчистка
особыми командами с необходимыми приспособлениями.
Анализируя это положение, делаем вывод, что действие уста-
новки тем надежнее, чем больший запас мощности имеет источник
питания электрической энергией. Немецкие войска в период первой
мировой империалистической войны производили электризацию от
мощных местных электрических станций и не прерывали питания
препятствий до полного их уничтожения, не стесняясь потреблением
энергии в отдельных случаях до 100 квпг на 1 км.
Что касается типов применяемых кабелей, то.известно, что обыч-
ный медный кабель с хорошей многослойной резиновой изоляцией,
защищенный джутовой оболочкой, пропитанной и покрятой про-
тивогнилостными и противосыростными составами, хорошо служит
под земтей в течение 1—2 лет. Естественно, что электрическая
прочность изоляции кабеля должна соответствовать применяемому
для электризации напряжению. В частности, немцы в период импе-
риалистический войны, при широкой электрификащи своих
частей сиаьно нуждаясь в кабелях и проводах, употребляли для
этих целей всевозможные суррогаты (железные жилы кабелей, бу-
мажная изоляция и пр.), что, увеличивая утечку, давало, однако,
необходимый эффект.
3] Электротехнические средства 481
Стремясь увеличить участок фронта, обслуживаемый одной по-
движной станцией, французы применяли специальные самодействую-'
щие коммутаторы (рис. 481), при помощи которых напряжение по-
давалось по очереди нескольким секциям препятствий, изолирован-
ных друг от друга. Эксплоатация коммутаторов базировалась на том
предположении, что длительность надежного поражения от электри-
ческого тока в’организме можно принять в 0,1 сек., и, следователь-
но, давая напряжение на каждую секцию на 0,1 сек., в течение
каждой полусекунды можно надеяться на непроходимость препят-
ствия. Для повышения надежности коммутаторы обычно строились
на четыре направления. Применение коммутаторов, при всей кажу-
щейся целесообразности их использования, не получило широкого
распространения из-за недостаточной надежности поражения и зна-
чительного увеличения количества проводов, что наглядно видно
на рис. 480, где указано питание участков фронта от распределитель-
ных пунктов с коммутатором и без коммутатора.
Снабжение электрической энергией препятствий производится от
подвижных электрических станций или местных электрических
станций и линий высоковольтных передач районных централей.
Специальные подвижные станции высокого напряжения, предназна-
ченные для применения в маневренной войне, должны обладать
достаточной подвижностью, определенной проходимостью и устой-
чивостью в работе. С общетехнической точки зрения к ним отно-
сятся все требования, указанные в главе XIII для подвижных уста-
новок.
Имелись две тенденции в конструировании станций для
электризации препятствий: 1) строить станции таким образом, чтобы
их можно было по мере надобности использовать и для других
целей—электрического освещения, электризации работ и пр.; 2) из-
готовлять станции специально для электризации препятствий. На-
пример, французы употребляли для целей электризации переносную
станцию мощностью 2,5 кет с аккумуляторами. Станция состояла
из батареи аккумуляторов, умформера и трансформатора. Зарядка
батареи производилась от специального агрегата. Рабочее напряже-
ние батареи—120 в; умформер давал переменный ток напряжением
80 в при частоте 25 герц; трансформатор повышал напряжение до
1 200 в при той же частоте. Станция предназначалась для электри-
зации участка в 500 м при помощи коммутатора на четыре направ-
ления.
Во втором случае генератор станции изготовлялся высокого
напряжения (1000—1500 в). Применялись генераторы однофазного
и трехфазного тока; при трехфазном генераторе обмотка его соеди-
нялась в «звезду» с выводом нуля для заземления, а от фазовых
клемм шли кабели к трем отдельным участкам препятствия (рис. 482).
Для примера можно привести данные применявшейся на Западном
фронте автомобильной станции для электризованных препятствий
мощностью 20 ква. Генераторная часть станции была смонтирована
на автомобиле грузоподъемностью 3 т. Первичным двигателем
агрегатной части служил мотор автомобиля, который во время оста-
новки мог переключаться на работу генератора трехфазного тока
мощностью 20 ква с фазовым напряжением 1500 в при частоте
482
К секциям препятствия
От генератора.
В землю
1
Пр ужинные
контакты
Выводные
клеммы
Индуктивные
натушки
Контрольные
лампы
[Автотрансформатор
[к электродвигателю
Изоляция
Контактные секторы
[Наполняется маслом
Изоляция
Электродвигатель
Рис. 481. Схема самодействующего коммутатора на четыре секции
Выключатели
(рубильники
Распределит,
вал
Сборные шины станции Сподстанции/
Питающие кабели
к участку препятыпв
Масляный въ/ядючаптрп
От генераторной станции
Заземление
Переключатель
еалыпметро
или трансформаторной
подстанции
грож/чфмяым
катушки
Разъединители
(трышмьтерм
Обмотка генератора Магистральный набело
или еторачная обкома с распределит ольнош пункту
трансформатора
Рис. 482. Коммутационная схема
Распределительный пункт
Шины раелреде | /
нательного пункта
Генераторная станция (тражб^рнюторная подстанция) предояраяитмь'^
Bofivnmtynp с тр&неформ
напряжены
Аммрметр с трапе
форм, тона
ы на отдельные ? ~
\\Раслрс^влительн.пумкты
Н распределительному пункту
Максимальный
автоматический I
еыкл.’очатель I
К соседним распределитель-
ным пунктам (передаточные
кабели)
50 герц. Для перевозки кабеля и прочих принадлежностей, необхо-
димых для устройства заграждений, при станции имелось два гру-
зовых автомобиля и для перевозки команды — еще один автомо-
Рис. 483. Схема расположения электрических уста-
новок на бывшей австрийской позиции между рр. Прут
и Днестр
биль; следовательно, для данной станции всего требовалось 4 гру-
зовых машины.
Находила также применение переносная станция для электриза-
ции препятствий мощностью 6 ква, перевозимая на двух 1,5-т
автомобилях. Станция рассчитывалась для электризации участка
фронта в 1 км. Она имела съемный агрегат с генератором однофазного
485
тока напряжением 1 500 в и частотой 70 герц. Генератор допускал
перегрузку в течение нескольких минут до 12 ква. Коммутационные
схемы подвижных станций для электризации препятствий были обыч-
но очень просты и включали самые необходимые измерительные
приборы и аппараты для распределения энергии и защиты генера-
торной части.
Подвижные установки масляных выключателей, как правило,
не имели. Схема упрощалась и в том отношении, что п нательный
кабель шел от распределительного устройства станции непосред-
ственно к препятствию.
км
О 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24 часы
10Х ИХ 12Х 13Х 14 X 15 X IE X дни
Рис. 484. Длина препятствий, стоявших под током на участке
двух германских дивизий
Местные станции для целей электризации можно использовать
при наличии заблаговременного приспособления и дооборудования
их для данных целей, что должно быть предусмотрено и разрабо-
тано еще в мирное время. Рекомендуется использовать местные и
районные станции для боевых целей при всякой возможности. Эти
возможности особенно часто могут представиться при оборонитель-
ном характере войны, когда можно будет при помощи временных
высоковольтных линий подвести энергию от районных мощных
электрических станций и распределить ее через разборные и по-
движные трансформаторные подстанции к линии фронта.
На рис. 483 изображена система питания электризованных пре-
пятствий на бывшей австрийской позиции между рр. Прут и Днестр
с использованием местной электрической станции в г. Черновицы.
Общая мощность станции — 940 кет, напряжение — 5 100 в. Для
снабжения энергией позиций напряжение повышалось до 11 290 в,
а на месте для целей электризации снова понижалось до 1 230 в.
Понижающие трансформаторы — однофазные, мощностью обычно
100 ква. Они располагались в 2—3 км от заграждений в подзем-
ных подстанциях.
Запас мощности местных станций позволяет даже при большой
протяженности электризованных препятствий (30—40 км и больше)
486
держать их под напряжением и после обстрела препятствий артилле-
рийским огнем противника, когда сила тока утечки значительно
увеличивается (рис. 479). Пример применения препятствий большой
протяженности показан на рис. 484.
144. Применение электризованных препятствий
Электризованные препятствия являются пока единственным видом
применения электричества на войне для непосредственного пораже-
ния живой силы противника. Применение электризации значительно
повышает непреодолимость и значение заграждений. Электризован-
ные препятствия могут применяться во всех случаях, когда возво-
дятся заграждения. Особенно большое применение имели они в
практике боевых действий в обороне.
При устройстве электризованных препятствий, кроме общих
правил по устройству обычных препятствий, обычно соблюдаются
еще следующие требования: 1) вся полоса проволочного загражде-
ния во всю ее ширину не электризуется; вследствие значительной
мощности утечки электризуют препятствие в 3 кола; 2) электризо-
0.1м
Рис. 485. Разделение участка электризуемой проволочной сети на секции
с лабиринтовым проходом
ванные препятствия обычно располагают сзади обыкновенных, чтобы
затруднить разведку и заблаговременное их обезвреживание; 3) для
пропуска через препятствия подразделений своих войск в электри-
зованных препятствиях устраивают специальные проходы; для
примера на рис. 485 показано устройство «лабиринтовых» проходов
по опыту мировой войны, которые очень трудно преодолеваются
противником, но позволяют пропускать бойцов, хорошо знающих
их; 4) при сочетании электризованных препятствий с обыкновенными
первые не отличаются по внешнему виду от последних в целях
маскировки.
145. Преодоление электризованных препятствий
Широкое применение электризованных препятствий во время
первой мировой войны вызвало, естественно, разработку способов
борьбы с ними, причем работа велась в трех направлениях: обна-
ружение, обезвреживание и оказание помощи пострадавшим.
Район расположения электризованных препятствий может быть
обнаружен обычными телефонными аппаратами и путем разведки.
Работа электризованных препятствий, если противник не скрывает
их, воспринимается телефонными аппаратами в виде сильного харак-
терного шума, создающегося благодаря земным токам переменного
487
направления. При необходимости пользоваться землей в качестве
обратного провода нельзя избежать этих токов. Наличие электри-
зованного препятствия при помощи телефонного аппарата можно
обнаружить по способу, указанному на рис. 486.
Рис. 486. Схема подслушивания обычным телефоном
Австрийское руководство давало ряд указаний по определению
электризованных препятствий в районе, где обнаружено их при-
сутствие.
Для этой цели использовались телефоны и указатели напряже-
ния (рис. 487), которые соединялись с разведываемым препятствием
противника стержнем или наброской неизолированного металли-
ческого каната.
488
При наблюдении препятствий днем рекомендуется обращать вни-
мание на особенности электризованных препятствий, а именно: 1) при
деревянных кольях вбитые в землю концы, очищенные от коры,
покрываются изолированной массой или черного цвета или светлой,
но отличающейся от цвета остальной части кола; 2) железные
прутья могут стоять в изолированных башмаках, деревянных ящи-
ках, бетонных основаниях с заливкой массы ,'и т. д.; эти приспо-
собления высовываются всегда над почвой; 3) в местах соединения
препятствия с питающим кабелем земля должна быть перекопана;
4) ряды электризованных препятствий не соединяются с остальными-
поперечной проволокой; 5) под скобами могут быть изолированные
прокладки.
Электризацию препятствий можно обнаружить и непосредственно.-
по искрам, появляющимся от прикосновения к проволокам препят-
ствия металлическими предметами. Эта операция может быть пору-
чена только обученным людям, снабженным для этого специальными
Стержень
Неоновая лампа - Предохранительный
Изолятор _________диен
Рукоятка
Цепочки
Рис. 487. Схема переносного указателя
напряжения
средствами (например металлическими костюмами). При наблю-
дении за электризованным заграждением ночью можно заметить
небольшие искры, получающиеся вследствие соприкосновения колы-
хающейся травы с проволоками препятствия.
Обнаруженные электризованные препятствия можно уничтожать
артиллерийскими средствами, танками, искусственным заземлением
и непосредственной резкой проволочного заграждения.
Наиболее надежными средствами уничтожения электризованных
препятствий являются артиллерийский огонь и минометы. Однако
следует отметить и ряд недостатков этого способа. Для полного
обезвреживания необходимо особо тщательное разрушение препят-
ствий и отсоединение их от кабельной сети, так как разбросан-
ная и упавшая на землю проволока, имеющая контакт с питающими
сеть проводами, так же опасна, как и исправное препятствие. Нель-
зя также полагаться на полное перебивание всех кабелей, — по-
этому впереди атакующих частей рекомендуется высылать команды,
одетые в металлические костюмы; они должны расчистить проходы
резкой проволоки ножницами. Тщательное разрушение электризо-
ванных препятствий артиллерийским огнем требует большого коли-
чества снарядов.
Танки разных систем, в большом количестве приданные войскам,.,
являются серьезным врагом электризованных заграждений. Для
бойцов, находящихся в танке, электризованные препятствия не
489
страшны вследствие замыкания электрической цепи через корпус
танка, обладающего незначительным сопротивлением. Танк, проходя
по электризованному препятствию, обнаруживает его вследствие
искрения при замыкании проволок с землей, заземляет его, перегру-
жая станцию, питающую препятствие. Это может в известных слу-
чаях при незначительной мощности источника энергии повести к
выключению тока. Танк может, наконец, уничтожить препятствие,
растащив его с отрывом от кабеля. Это будет особенно эффективно
при снабжении танков специальными кошками и при небольшой
механической прочности препятствий.
Искусственное заземление электризованных препятствий с целью
их обезвреживания производилось еще в период мировой войны.
На некотором расстоянии от заграждения в лужу воды помещали
заземленную пластину или пучок проводов и прикрепляли к ним
голый железный трос, набрасываемый на электризованное препят-
ствие. Напряжение тотчас же падало с 1 200 до 200 в, а приклю-
чением второго заземления его можно было свести до 100 в. Во
всяком случае, уже при этих испытаниях выявились осложнения,
получающиеся при данном способе обезвреживания электризованных
препятствий. Выяснилась необходимость предохранения людей, так
как изолирующие одежды не оправдали себя; потребовались спе-
циально подготовленные команды.
Австрийцы создали для этих целей так называемые «заземли-
тельные патрули», состоящие из трех бойцов и начальника. Патруль
снабжался: двумя бухтами железного каната, в крайнем случае —
железной проволоки (оцинкованной или неоцинкованной), бухтой
медной проволоки диаметром не менее 4 мм, пехотными лопатами,
крепкими кожаными рукавицами, проволочными щипцами, изолиро-
ванными ножницами, изолированными кусачками и бамбуковой
цыновкой. Ножницы и кусачки имели ручки, сделанные из хоро-
шего изоляционного материала. Для изолирования ног служила
цыновка длиной 120 см и шириной 50 см; цыновка делалась из
бамбука или другого трубчатого материала.
В инструкции по работе таких патрулей особо обращалось
внимание на устройство хороших заземлений. От этих зазем-
лений протягивались металлические канаты и закидывались на
препятствия противника человеком, стоящим на изолированной
цыновке.
Заземления с одной заземлительной пластиной обыкновенно не
достигают цели. В связи с этим несколько пластин, поставленных
в разных местах, соединяли параллельно.
Однако после ряда длительных практических и теоретических
исследований немцы пришли к заключению, что путем заземления
нельзя обезвредить исправное электризованное препятствие, источ-
ник питания которого обладает достаточным запасом мощности.
Следовательно, можно сделать вывод, что искусственное заземле-
ние требует много времени и дает некоторые положительные
результаты лишь при значительном количестве заземлений и малом
запасе электрической энергии у противника.
В особых случаях допускается непосредственная резка электри-
зованной проволоки специально снабженными и обученными
490
командами. Проволока режется обыкновенными ножницами, приме-
няемыми для резки обычных проволочных препятствий, но дей-
ствующий ими человек предохраняется от возможности поражения.
С этой целью он надевает, например, специальный металлический
костюм (рис. 488). Защитное действие костюма объясняется тем,
что он представляет очень малое сопротивление по сравнению с
телом человека, и поэтому электрический ток идет по костюму,
минуя тело. Костюм обычно изготовлялся из частой и гибкой
медной сетки и состоял из рубашки со штанами и капюшоном.
Штаны составляли непосредственное продолжение рубашки и
выкраивались с ней из одного куска сетки. Штаны и рукава ру-
башки не имели на концах отверстий, а переходили непосредствен-
но: рукава — в рукавицы, а штаны—в род чулок. Надевался
Рис. 488. Схема обезвреживания электризованного проволоч-
ного заграждения
костюм через разрез у ворота. На колени и на ступни ног наши-
вался еще слой сетки из фосфористой бронзы, чтобы в этих местах
сетка не так скоро изнашивалась. Рукавицы делались из сетки
красной меди, как более мягкой и обладающей меньшим сопротив-
лением; для большей прочности сетка клалась в два слоя. При
шитье костюма обращалось особое внимание на швы, чтобы в них
было вполне надежное металлическое соединение между сшиваемыми
кусками сетки и чтобы сопротивление этих швов было возможно
меньше.
Особенно важно, чтобы сопротивление электрическому току на
пути от рукавиц до подошвы ног было возможно меньше. Для
этого весьма полезно соединить подошвы с рукавицами гибким
тросом из красной меди. Трос припаивался одним концом к по-
дошвам, другим — прикреплялся к ладоням рукавиц, или же этот
конец оставался свободным и прикреплялся прямо к ножницам,
которыми резали проволоку. При работе в костюме необходимо
491
следить за тем, чтобы он покрывал все тело, т. е. чтобы не было
дыр, через которые электризованная проволока может коснуться
одежды или тела. При прорезании проходов проволока обрезалась
с двух сторон и отбрасывалась далеко в сторону. Проходы
делались значительно шире, чем в нормальных препятствиях.
Необходимо помнить, что прикосновение к человеку в костюме в
момент соединения костюма с электризованным препятствием опас-
но для жизни.
Пользование резиновыми перчатками, галошами, ботами и про-
чей прозодеждой, употребляемой обычно на электрических станциях,
а равно ножницами с изолированными ручками (без металлического
костюма) в полевых условиях не допускается, так как нет уверен-
ности в исправности изоляции этих предметов.
Оказание помощи бойцам, пострадавшим от прикосновения к
электризованным препятствиям, должно быть произведено возможно
скорее. Необходимо разъяснить все особенности электризованных
препятствий, так как незнакомство с этим вопросом может повести
к излишним жертвам. Известен исторический факт, когда в районах
майского и июньского наступлений 1916 г. на австрийские позиции
на одном из участков первые 16 человек, подошедшие к препят-
ствию, были убиты током. Следующие 10 человек, попытавшиеся
оттащить первых от заграждения, были также поражены. Позднее,
в целях ознакомления войск с устройством электризованных прово-
лочных заграждений неприятеля и способами борьбы с ними, в
русской 9-й армии, по распоряжению командарма, был устроен при
штабе армии опытный участок, на котором обучались вызванные из
всех полков армии солдаты, по два от полка. Обучение состояло в
ознакомлении с действием заграждений, их устройством и со спосо-
бами разрушения заграждений, главным образом при применении
одежды из медной проволоки. Кстати, следует отметить, что в
боях эти костюмы не были применены, так как они не были до-
ставлены своевременно полкам. Случаи поражения электрическим
током, дающие картину смерти, как мы уже говорили, в большин-
стве своем относятся к мнимой или кажущейся смерти. Такое
положение обязывает в случаях поражения электрическим током,
невзирая на внешнюю картину смерти, немедленно приступать к
приемам искусственного дыхания, которое и продолжать непрерывно
до оживления или до появления неоспоримых, так называемых
вторичных, признаков смерти, к числу которых, в первую очередь,
относятся трупные пятна, появляющиеся лишь спустя несколько
часов по наступлении смерти. Известен случай, закончившийся
оживлением потерпевшего после 7 час. искусственного дыхания.
В книге проф. Эллинек «Несчастные случаи от электричества» при-
веден случай, когда рабочие продолжали приемы искусственного
дыхания, несмотря на констатирование смерти врачом, и добились
оживления потерпевшего.
Прежде чем приступить к приемам искусственного дыхания, надо
освободить пораженного возможно скорее от тока, так как обычно
он сам не в состоянии оторваться от токоведущих элементов (руки
большей частью судорожно сжимают токоведущий предмет). Сле-
дует помнить, что непосредственное прикосновение незащищенного
492
бойца к пострадавшему опасно для жизни и не допускается, если
последний имеет соединение с проволокой электризованного пре-
пятствия. Лучше всего немедленно отрезать, как указывалось выше,
ножницами проволоку, которой касается потерпевший. Оттаскива-
ние пораженного от электризованного препятствия допустимо при
наличии исправных резиновых перчаток, сухой деревянной палки,
сухой веревки или сухого кожаного пояса длиной около 2 м. После
отключения надо немедленно приступить к приемам искусственного
дыхания, что исключает ожидание прибытия знающих людей и
требует массового обучения этим приемам.
Если на теле пораженного имеются ожоги от электрического тока,
то, так как они носят специфический характер, нельзя употреблять
до прибытия врача никаких мазей, присыпок и смазывание ран иодом.
Рану надо прикрыть стерилизованной марлей, стараясь не прика-
саться к ней руками.
ГЛАВА XVI
ЭКСПЛОАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
146. Общие указания
Эксплоатация электротехнических средств инженерных войск
должна обеспечить:
1) своевременность и надежность снабжения электрической энер-
гией боевых соединений, штабов и командных пунктов, головных
складов и пр., а также вспомогательных формирований инженерных
частей — лесозаводы, бетонные заводы, строительные дворы, дорож-
ные отряды, мостовые части и пр.— для обеспечения маневра своих
войск, стеснения маневра противника, боевого оборудования местно-
сти и улучшения полевого быта войск;
2) разведку и борьбу с электротехническими средствами против-
ника;
3) правильность использования электротехнических средств и
электротехнических частей;
4) подготовку электротехнических подразделений;
5) снабжение войск электротехническими средствами и электро-
технических подразделений запасными частями, расходными материа-
лами и прочим имуществом;
6) ремонт электротехнических средств.
Своевременность действия электротехнических средств зависит
от; а) качества и своевременности производства разведки мест
работы; б) надлежащего обучения команд по развертыванию и
обслуживанию установок; в) безотказной работоспособности имуще-
ства.
Надежность работы станций зависит от: а) налаженности
работы боевого питания; б) своевременности устранения всех
неисправностей и дефектов; в) своевременности предупредитель-
ных ремонтов и выдерживания сроков осмотров установок;
г) систематического ведения надлежащей отчетности и учета работы
агрегатов.
Правильность использования электротехнических средств, при-
даваемых общевойсковым соединениям, и правильность работы по
специальности целых электротехнических подразделений требуют
постоянного инструктажа, наблюдения и контроля со стороны
494
командования электротехнической службы инженерных войск. Подго-
товка электротехнических подразделений должна производиться
таким образом, чтобы: 1) все бойцы данного расчета любой уста-
новки знали обязанности каждого номера; 2) вся часть в целом
могла, кроме обеспечения боя своими штатными электротехниче-
скими средствами, уметь использовать и эксплоатировать местные-
электрические станции, выполнять общегражданские электротехни-
ческие работы по установкам высокого и низкого напряжения,,
знать методы порчи и эвакуации в тыл электротехнических соору-
жений в случае отхода, производить текущий ремонт и восстановле-
ние местных установок.
Снабжение общевойсковых соединений электротехническими
средствами (аккумуляторные фонари, установки для освещения
командных пунктов) требует от электротехнической службы четкой
работы по своевременному обеспечению их бесперебойного действия:
зарядка аккумуляторов, смена перегоревших ламп, текущий ремонт
и т. д.; обычно все эти операции производятся во время очередной
зарядки аккумуляторов и в части сдаются проверенные и готовые
к действию установки.
Снабжение электротехнических подразделений горючими и сма-
зочными материалами, запасными частями, расходными материалами
требует налаженного боевого питания или технического обеспечения.
Заготовка расходных материалов должна происходить по расчетам,,
опирающимся на знании: средних удельных расходов, средних коэ-
фициентов использования мощности станций, количества часов
работы установок.
Командир электротехнического подразделения, получив от коман-
дования задачу по использованию имеющихся 1 у него средств для
обеспечения боя, после разведки, произведенной им вместе с коман-
диром части, составляет плановую таблицу по форме № 1 и
наносит на карту расположение установок.
Форма № 1
ПЛАНОВАЯ ТАБЛИЦА
командира электротехнического подразделения на 15.8.36 г.
Наименование имущества Местонахождение установок по времени
О00—бсо qoo 1 goo 1200—1800 1800—2400
Станция № 1 Штаб N сп м. Ногаево Переезд В м Стрешнево Штаб N сп м. Стрешнево
>> № 2 Штаб N сп м. Корки Переезд в ф. Тишково Штаб N сп ф. Тишково
» № 3 Штаб N сп ф. Починки Переезд в ф. Дульчино Штаб N сп ф. Дульчино
№ 4 Штаб N сп г. Ковров То же То же
Агрегат № 1 Зарядная база ф. Точково »
495
Наименование имущества Местонахождение установок по времени
0СО—600 б00—12*10 12™—1800 18»’—
Установка для освещения
КП № 1 Штаб 1 бат. N сп Переезд в ф. Дульчино Штаб N сп ф. Дульчино
„ № 2 Штаб 2 бат. N сп То же То же
„ № 3 Штаб 3 бат. N сп > »
Станция № 5 Постройка мо- ста через р. Коврово То же до goo Переезд в г. Коврово Резерв
„ № 6 и т. д. Лесозавод, лес западнее ф. Ногино То же То же То же
Время и место выставлены в данной форме произвольно и мо-
гут быть диференцированы на более мелкие периоды в зависимости
ст обстановки.
Установив распределение имущества, время его прибытия и
работы, командир электротехнического подразделения дает приказа-
ние о производстве дополнительной разведки начальниками станций.
Во время командирской разведки должно быть установлено:
1) отсутствие или наличие местных энергетических установок; в по-
следнем случае выясняется состояние оборудования станции и сетей,
мощность установки, род тока, напряжение, частота, род топлива
для первичного двигателя, основные потребители электрической
энергии; 2) необходимые средства для восстановления в случае по-
вреждений местной станции; 3) подъездные пути боевого питания;
4) характер и место работы своих электротехнических средств.
Начальник станции при своей разведке определяет: 1) пути
подъезда станций и подноски имущества; 2) наличие воды для
охлаждения первичного двигателя; 3) наличие линий связи; 4) во-
просы размещения и маскировки средств тяги, агрегата, сети и
потребителей электрической энергии; 5) количество необходимого для
развертывания материала (элементов сети, осветительной аппаратуры
и пр.), пользуясь данными расположения потребителей в определен-
ных помещениях или палатках; 6) количество необходимого для
электрификации работ имущества — электроинструмента, осветитель-
ных приборов и т. д.; 7) необходимый запас горючих и смазочных
материалов.
По окончании разведки начальник станции составляет плановую
таблицу по форме № 2 или № 3, наносит на план место располо-
жения агрегата станций, направление питательных сетей, потреби-
телей электрической энергии — осветительные точки или площадки
для электроинструмента, место расквартирования команды и распо-
ложения транспортных средств станции.
496
Форма № 2
ПЛАНОВАЯ ТАБЛИЦА
Форма № 3
ПЛАНОВАЯ ТАБЛИЦА
Место расположения агрегатной части станции должно удовле-
творять следующим требованиям: 1) наилучшие условия маскировки
с воздуха (расположение в помещении, сарае, под навесом или кро-
нами деревьев и т. д.); 2) хорошие подъездные пути; 3) располо-
жение по возможности в центре нагрузки; 4) быстрая доставка
воды; 5) удобное снабжение горючим и смазочными материалами;
6) хорошая связь с местом электрификации работ.
Направление питательных проводов сетей выбирается с таким
расчетом, чтобы: 1) расход материалов был минимальный; 2) не
встречалось большого количества изломов (при шестовой линии);
32 Электротехнические средства 497
3) подвоз и подноска линейного имущества и надзор за проводкой
были доступны и удобны; 4) проводка была предохранена от по-
вреждений проходящими войсками, танками, обозами, одиночными
людьми и всадниками; 5) провода были защищены от могущих
упасть на них деревьев; 6) линии связи находились в стороне от
осветительной сети, — лучше всего по другую сторону дороги.
Распределительные сети рассчитываются из имеющегося ком-
плекта по следующим соображениям: 1) концы кабеля, распредели-
тельные коробки, лампы и пр. должны быть защищены от механи-
ческих повреждений; 2) проводка должна быть наглядна и проста;
3) расход имущества должен быть минимальным.
При нанесении на план всех элементов установки должны строго
соблюдаться графические правила: условные знаки, наглядность
и точность расположения потребителей, обозначения их установлен-
ной мощности и пр.
Место расквартирования для расчета станции и транспортных
средств выбирается ближе к расположению агрегатной части стан-
ции, чтобы всегда можно было использовать весь обслуживающий
персонал и свободное имущество. Транспортные средства распола-
гаются в лучших условиях маскировки с воздуха (под кронами
деревьев, в сараях и пр.). Во всем остальном соблюдаются обыч-
ные правила маскировочной дисциплины.
После производства разведки и обработки ее результатов началь-
ник станции осматривает станцию и докладывает командиру элек-
тротехнического подразделения свои соображения, схемы, плановые
таблицы и о готовности станции к работе. Командир подразделе-
ния дает указания о формах и времени связи и присылки донесе-
ний, способах технического питания горючим и смазочными мате-
риалами, запасными частями и пр., времени выезда станции к месту
работы и особенностях эксплоатации, если они ему известны.
147. Развертывание станции
Развертывание станции слагается из следующих’операций: а) уста-
новка агрегата; б) постройка питательных сетей; в) установка обо-
рудования для внутреннего освещения, электрификации работ или
зарядки аккумуляторов.
Установка агрегата в оборудованное помещение или на откры-
том воздухе производится с соблюдением следующих основных
условий: а) он должен стоять устойчиво для уменьшения вибрации
при работе двигателя (если агрегат съемной конструкции); б) агре-
гатная установка должна быть расположена горизонтально; в) сня-
тие агрегата с транспортной единицы должно производиться рас-
четом с соблюдением техники безопасности (рис. 489); г) распреде-
лительное устройство, если оно выполнено отдельно от агрегата,
устанавливается укрыто от влияния атмосферы (дождя, снега) с предо-
хранением от механических повреждений, горизонтально; д) поверка
действия приборов и аппаратуры производится без включения на-
грузки; е) после постройки питательной сети и оборудования по-
требителей включается главный рубильник (после установки нор-
мального напряжения).
498
Подготовка к пуску агрегата станции состоит из: 1) проверки
элементов агрегата и 2) приспособления помещения, где распола-
гается агрегатная часть.
В первом случае требуется: а) залить воду в радиатор; б) по-
верить наполнение масла в картере двигателя, в редукторе и в ре-
гуляторе, если это вызывается их конструкцией; в) поверить нали-
чие бензина в расходном баке; г) поверить наполнение тавотниц
смазкой; д) включить зажигание; е) просмотрев муфтуТсцепления
двигателя и генератора, убедиться в ее исправности; ж) осмотреть
Рис. 489. Снятие агрегата с автомашины
щетки, траверсы, коллектор и кольца электрических машин; з) соеди-
нить агрегат с распределительным устройством (если оно выпол-
нено отдельно) специальным кабелем; и) осмотреть распределитель-
ное устройство — целость измерительных приборов, отсутствие по-
вреждений рубильников, зажимов, проводов, соединений, реостатов
и пр.; к) произвести общий осмотр всего агрегата.
Если агрегат работает на открытом воздухе, он должен быть
накрыт съемным каркасом автомобиля или прицепки станции, а также
палаткой, сделанной из плащ-палаток.
При расположении в помещении необходимо: а) устроить техни-
чески правильно (изоляция кирпичом и пр.) отверстие для выхлоп-
ной трубы; б) установить глушитель вне здания (если позволяет
конструкция); в) принять меры пожарной безопасности (уничтоже-
ние бумажной оклейки помещения, подкладка листового железа при
наличии деревянного пола, установка огнетушителя, входящего
в комплект станции).
32*
499
После подготовки агрегата производится пробный пуск вхоло-
стую: в теплое время года на 15 мин., зимой на 30 мин. В случае
необходимости производятся исправления и ремонт.
Постройка питательных сетей состоит из следующих
операций: а) разбивка линий; б) подноска линейного имущества;
в) установка оборудования. Разбивка направлений производится
начальником станции по схеме, составленной после разведки. В слу-
чае разбивки шестовой линии одновременно производится пробивка
ям для установки опор. Подноска линейного имущества совмещается
с подготовкой элементов сети к развертыванию (навертывание изо-
ляторов, протягивание проводов). Значительно ускоряется время раз-
вертывания, если по направлению развертывания можно пустить
транспортные средства станции, снимать по пути имущество и раз-
матывать провода.
Необходимо соблюдать следующие основные правила при раз-
бивке шестовых линий: 1) точное выравнивание шестов при помощи
клиньев, так как размещение их не в одной плоскости вредно отра-
жается на устойчивости линии и может служить причиной ее по-
вреждений; 2) постройка линии начинается с конца и производится
участками по 6—8 пролетов; 3) при переходе шестовой линии через
дороги или улицы применяются придорожные шесты; 4) при пере-
ходе через железную дорогу устанавливается участок кабельной
линии; 5) если по пути встречаются деревья, то они используются
как опоры; 6) яма для шестов выбивается глубиною до 0,5 м
(выбивание ямы в среднем грунте требует до 8 ударов); 7) оттяж-
ные колья забиваются под углом 45°; 8) при устройстве линии
производится равномерная натяжка обоих проводов, провес кото-
рых должен быть около 0,2 м-, 9) ручьи и небольшие речки не
влияют на устройство линии; переход через них делается на обык-
новенных или придорожных шестах, в зависимости от ширины
реки; 10) при устройстве питательных сетей для использования
энергии местных станций в местах перехода постоянных сетей к поле-
вым ставятся воздушные предохранители; 11) при устройстве шесто-
вых линий в лесу можно пользоваться деревьями в качестве опор,
ввинчивая изогнутые крюки с противоположных сторон дерева,
так чтобы расстояние нижнего крюка от уровня земли было
не менее 3,5 м, а при переходах через дороги не менее 4,5 м;
в случае возможности для ускорения развертывания рекомендуется
ставить шесты; одновременно с устройством линии в лесу произво-
дится расчистка, чтобы не происходило касания проводов с вет-
ками и сучьями; 12) при проходе через заболоченные участки шесты
устанавливаются на кочках, на глубину до 1 м\ расстояние между
шестами допускается до 40 л; 13) в зимнее время при наличии глу-
бокого и плотного снега шесты устанавливаются в снегу; угловые,
ответвительные и конечные шесты устанавливаются в землю; оттяж-
ные колья также вбиваются в землю; в этом случае яма в земле
для них подготовляется ломом; при отсутствии снега и глубоком
промерзании земли можно пользоваться земляным шлямбуром;
14) при устройстве линии в лагерях шесты ставятся между палат-
ками, а не на передней линейке; 15) ночная разбивка линии проис-
ходит по фонарям, помещенным около ям для шестов.
500
При постройке кабельных линий: 1) кабели укладываются по
возможности в сухих местах и желательно по местным предметам;
2) если встречается необходимость прокладывать кабель через проез-
жие дороги, то кабель закапывают в землю по всей ширине дороги
на глубину от 5 до 20 см или прокладывают верхом (рис. 490),
используя шесты или подручные материалы; обычно кабели прокла-
дываются в непроезжих местах, а в населенных пунктах около
фундаментов домов с лицевой стороны; 3) рекомендуется предохра-
нять кабель от попадания на него масла и керосина, имея в виду,
Рис. 490. Переход кабельной линии через проезжую дорогу:
1 — шест; 2— кабель
что резиновая оболочка при этом подвергается разъеданию; 4) рас-
положенный на местности кабель монтируется при помощи соеди-
нительных коробок в направлении от наиболее удаленных потреби-
телей станции; по мере надобности по пути включаются распреде-
лительные коробки; 5) соединение концевых штепселей кабеля
с коробками производится путем плотного вдвигания их друг в друга
и сильного прижимания зажимными кольцами; 6) концевые штеп-
сели кабеля приключаются к кабелям потребителя в последнюю
очередь; 7) соединительные и распределительные коробки подве-
шиваются или располагаются на местных предметах или деревян-
ных подкладках из подручного материала; 8) запрещается бросать
концы кабеля на землю при развертывании, во избежание засоре-
ния резьбы штепсельных соединений.
Устройство внутреннего освещения состоит из:
а) оборудования ввода в здание и б) установки аппаратуры внутри
помещения. Ввод устраивается одновременно с постройкой пита-
501
тельной линии. Запрещается протаскивать вводные концы через
форточки и открытые окна; следует просверлить дыры в косяках
или переплетах оконных рам
(рис. 491). Распределительные
Рис. 491. Устройство ввода в здание
в той части, где рама неподвижна
коробки подвешиваются на гвозди,
крючки или кладутся на шкафы и
столы, где они защищены от механи-
ческих повреждений и не мешают
производству работ. Ламповые концы
закрепляются на стенах при помощи
петли и гвоздей. Запрещается про-
пускать провода через раскрытые
двери; следует делать отверстия в
переборках или косяках дверей. Лам-
пы в помещениях размещаются: для
общего освещения—на потолке ком-
наты и для местного —на высоте
0,75 м от места работы.
При устройстве электрического
освещения таких объектов, у которых
нельзя выключать свет при сигналах
воздушной тревоги, необходимо:
1) устраивать дежурное освещение, ис-
пользуя схему третьего провода
(рис. 492), когда нормально работают
все лампы, а при налете — лишь ава-
рийные, включенные между одним из
основных проводов и добавочным
третьим, или 2) предусматривать воз-
можность работы источников освеще-
ния при пониженном накале, включая на это время последовательно
в сеть добавочное сопротивление, в качестве которого можно исполь-
зовать зарядный реостат для силы тока до 11 а. При нормальной
работе реостат выводится.
Развертывание оборудования для электрифика-
ции работ состоит из: а) подготовки электроинструментов и
б) установки осветительных приборов.
Ол источника
энергии
Лампы
Рис. 492. Схема включения третьего провода
Подготовка электроинструментов слагается из следующих опе-
раций: а) инструмент вынимается из укладочного ящика и освобож-
дается от масла и случайно попавшей грязи; б) в зависимости от
назначения и размеров поделки подбирается соответствующий
гарнитур; в) развертывается кабель до распределительной ко-
502
робки, где его присоединяют к сети, плотно вставив штепсель-
ные соединения развертываемого кабеля в соответствующее гнездо
распределительной коробки; г) включается электродвигатель и про-
веряется исправность прибора (работа 1—2 мин.), режущего инстру-
мента, смазки и правильное направление движения рабочей части;
в Случае необходимости устраиваются верстаки для электроинстру-
мента или производится сборка разборных верстаков.
Расчет числа прожекторов и арматур местного освещения из
имеющегося комплекта, а также выбор схемы расположения произ-
водятся, исходя из основных требований, которым должно удов-
летворять рационально устроенное искусственное освещение. Сборка
Рис. 493. Установка прожектора заливающего света на .мачту
прожекторных мачт, установка прожекторов (рис. 493) и арматур
производится с соблюдением следующих основных требований:
а) перед установкой' необходимо тщательно осмотреть все части
мачты и арматур — шипы на подпятнике, зажимные винты, оттяжки,
оттяжные колья, стеклянные части, кабель; б) прожектор устанав-
ливают три бойца; в) при размещении светильников следует избе-
гать появления резких теней, для чего следует подвешивать све-
тильник над центром освещаемого объекта или при наличии не-
скольких светильников — по сторонам освещаемой установки; г) во
избежание слепящего действия необходимо стремиться к устране-
нию попадания в глаза работающего света от нити накаливания
ламп (помещать их сзади, сбоку).
При развертывании станции для зарядки аккумуляторов произ-
вести включение их в соответствии с силой зарядного тока на над-
лежащий реостат (согласно имеющимся отметкам) с соблюдением
полярности (4- аккумулятора соединять с -ф штепселя).
В качестве примера можно привести графики работ по развер-
тыванию подвижных станций типа АЭС-1 и АЭС-3, проверенные
в частях («Техника и вооружение», № 5, 1938 г.).
503
График работ по развертыванию станции типа АЭС-1
№ по пор. Наименование работ № расчета Время в минутах
0-10 К —20 20—30 30—40 40—50
1 Снятие агрегата с маши- ны и подготовка к развер- тыванию Все 1! 5 II
2 Подготовка агрегата к ра- боте и установка распреде- лительного устройства № 1 1111 38 1 Ц» 1
3 Забивка кольев в землю и навертывание изоляторов на шесты № 2, 5 1. 1 1
4 Измерение расстояний между шестами, следуя за машиной № 4 1 11111111111
5 Выдача с кузова машины: шестов, кольев, веревок и т. п. Ns 3 1 1 III II ’ А ill
6 Установка линии Ns 4, 5, 2 | Ji! IIP 1 23 = in i
7 Установка световых точек Ns 2, 3 HI । 1 •и 1 23 11
8 Вождение автомобиля Нач. станции 1 38 llmi imiiiiiiiiii 1 !
9 Проверка линии Нач. станции и Ns 2 1 II 5 1
№ 2 устанавливает первый шест, после чего вместе с Ко 3 мон-
тирует световые точки. Устанавливая световые точки, № 2 обязан
помогать № 4 и 5 по установке угловых шестов.
Как видно из графика, вся работа занимает 48 мин., в то время
как по норме полагается на развертывание из походного положе-
ния электрической станции типа АЭС-1 на 60 точек расчетом при
шестовой линии Р/2 часа.
На развертывание станции типа АЭС-1 с кабельной сетью по
норме полагается 45 минут.
504
График развертывания станции типа АЭС-3
№ по пор. Наименование работ Время выпол Кто выполняет 12 3 4 5 6 яения в минутах
7 8 9 10 11 12 13
1 Подготовка материальной части к развертыванию Все, кроме 1 II электро- 2 механика цц
2 Подготовка агрегатов и щита, пуск двигателя Электроме- =~ —- — ханик ст. -=-T.U станционн. — НИ [II 1
3 Руководство развертыва- нием 1 =|Л Нач. станции 1 К I 1! 1 1 1 II
4 Развертывание осветитель- ной сети Ст. светотех- ник, свето- з = техник ~==
5 Установка прожекторов 1 2 шофера 6 1 и 1
6 Установка фонарей Линейный электро- монтер IO II । iiiiiiiiiiiih
7 Развертывание силовой сети Электротех- ||| ник, ст. по электро- ! инструм. | III
8 Развертывание электроин- струмента Слесарь, электро- монтер II ^lllil Hill 1 i ll III 1 i!
Как видно из графика работ, в N саперном батальоне путем
рационального использования всех бойцов расчета довели время
развертывания до 13 мин., тогда как по норме на развертывание
из походного положения станции типа АЭС-3 или ТЭС-1 для
работ с оборудованием рабочих площадок верстаками для инстру-
мента, раскладкой и проверкой инструмента и освещением района
работ комплектом осветительных средств расчетом станции дается
40 мин., а без развертывания осветительных средств — 25 мин.
148. Обслуживание станций
Во время обслуживания около агрегата станции должны нахо-
диться безотлучно дежурные номера расчета. Во время работы про-
изводится систематическая запись (через 30 мин.) режима работы
505
агрегата, а также отмечаются все замеченные неисправности; отме-
чается начало и конец работы, количество израсходованных горю-
чих и смазочных материалов. В гражданской практике характери-
стика центральной электрической станции находится в тесной связи
с характером ее нагрузки. Основной характеристикой работы стан-
ции является кривая ее суточной нагрузки. В зависимости от пре-
обладания того или иного рода нагрузки эти кривые значительно
различаются для различных станций. Суточная нагрузка, кроме того,
изменяет свой вид в зависимости от времени года, что особенно
характерно для городских и чисто осветительных станций. Более
устойчивый вид имеют графики фабрично-заводских и районных
станций.
Форма №> 4
СУТОЧНАЯ ВЕДОМОСТЬ №...
работы подвижной электрической станции
„...“.......месяц,......год.................. место работы
Время показаний
Показания приборов
Вольтметры
Амперметры
Агрегат пущен в ход . . .
в
в
а
мин1.
Выработка
в ква . .
Сумма показаний
Число показаний
Среднее значение
........час.........мин.
Агрегат остановлен ....
........час.........мин.
Продолжительность работы
........час.........мин.
Израсходовано:
горючего..............кг
масла.............кг
обтир. материала . . кг
Примечание. Записы-
ваются все неисправности и
замечания во время эксплоа-
тации
Дежурный по станции...............(подпись)
Начальник станции..............(подпись)
В военных условиях при незначительной относительно мощности
станций эти графики не имеют такого значения, так как потреби-
тели не включаются самопроизвольно, а включение их регулируется
начальником станции, равно как он же устанавливает начало и конец
суточной работы станции в целом, а также снабжение энергией
отдельных потребителей. Например, для улучшения коэфициента
нагрузки начальник станции может производить зарядку аккумуля-
торов, если осветительная нагрузка не поглощает всей полезной
мощности станции. Поэтому кривые нагрузки подвижной электри-
ческой станции могут составляться начальником станции не в обя-
зательном порядке.
506
При работе агрегата следует: наблюдать за измерительными при-
борами, не допуская перегрузки; поддерживать нормальное напря-
жение; наблюдать за щетками, не допуская искрения; держать
в чистоте все элементы оборудования агрегата; производить во-время
смазку, строго придерживаясь имеющихся инструкций. В зимнее
время для охлаждения двигателей применяются смеси, в состав
которых входит денатурированный спирт или спирт и глицерин. На-
пример, при температуре —17° С необходимо добавить к воде 30%
денатурированного спирта.
Главнейшими признаками ненормальной работы агрегата, помимо
явных стуков, ненормального шума, перебоев, являются: 1) чрез-
мерный нагрев масла в картере— выше 95° С, воды в радиаторе —
выше 95° С, масла в редукторе — выше 105° С, обмоток электриче-
ских машин — выше 95е С; 2) резкая неравномерность нагрузки на
все фазы. В первом случае надлежит немедленно остановить агре-
гат для выяснения причин нагрева; во втором случае регулируют
ненормальную нагрузку всех фаз.
В случае возникших повреждений в сети или у
потребителя для исправления вызываются соответствующие
номера расчета.
При обслуживании станции соблюдаются меры по технике безо-
пасности:
1) по агрегатной части: а) запускать двигатель на позднем за-
жигании; б) не доливать горючего в бензобак при работе агрегата;
в) не производить ремонта агрегата и распределительного устрой-
ства во время работы агрегата; г) не переключать скорости при
работе двигателя автомобиля на генератор; д) не поправлять ремня
вентилятора во время хода двигателя; е) не прикасаться к выхлоп-
ной трубе; ж) у агрегата не курить; з) не дотрагиваться до свечей;
и) не перестанавливать искрящихся щеток при работе генератора;
к) не прикасаться голыми руками или через металлические пред-
меты к открытым токоведущим частям; л) не допускать во время
работы к генераторной прицепке посторонних людей;
2) по сети: а) сменять предохранители в распределитель-
ных коробках лишь в резиновых перчатках; б) заземлять кор-
пус распределительной коробки при помощи стержня, вбитого в
землю;
3) по потребителям: а) включать электродвигатель, лишь убе-
дившись в исправности режущей части и обязательно при закрытом
предохранительном колпаке для круглой пилы; б) заземлять корпус
осветительных приборов и электроинструмента (если не заземлена
распределительная коробка); в) во время переходов с места работы
выключать электродвигатель инструмента; г) не допускать работы
тупым инструментом; д) не прокладывать кабель электроинстру-
мента и осветительных приборов через подъездные пути и в местах
складывания материалов; е) не допускать попадания распредели-
тельных коробок и штепсельных муфт в воду; ж) не производить
никаких исправлений и регулировок во время работы инструмента;
з) не допускать петления и перекручивания кабеля; и) не перегре-
вать электродвигатель до невозможности держать некоторое время
руку на корпусе (около 70° С); к) прекращать работу при появле-
507
нии ненормального шума в электродвигателе или передаточном
механизме; л) обращать особое внимание на смазку машин.
При эксплоатации подвижных осветительных электрических стан-
ций рекомендуется соблюдать нижеследующие правила светомаски-
ровки: а) запрещается употребление голых электрических ламп, —
каждая лампа должна быть снабжена абажуром; б) в электрифи-
цированных помещениях, имеющих окна (жилые здания, гессенские
палатки и пр.) последние должны быть в ночное время закрыты
светонепроницаемым материалом; в) нижние края полотнищ пала-
ток, в которых установлены электрические лампы, должны плотно
прилегать к земле, во избежание появления светового ореола вокруг
палатки при наблюдении сверху; при несоблюдении этого требо-
вания лампы выключаются распоряжением командира электротех-
нического подразделения; г) запрещается абонентам станции про-
изводить самим без ведома команды станции приключение и отклю-
чение осветительных приборов, перестановку их, увеличивать мощ-
ность лампы.
По сигналу воздушной тревоги следует: а) выклю-
чать нормальное освещение территорий и переходить на дежурное;
б) сократить до минимума пользование аккумуляторными и магнито-
электрическими фонарями, употребляя их лишь в неотложных слу-
чаях и направляя свет на освещаемый предмет и ни в коем случае
не вверх или в сторону; в) осторожно открывать двери освещен-
ных внутри помещений.
149. Свертывание станций
Свертывание подвижной электрической станции состоит из сле-
дующих работ: 1) остановка агрегата и установка его на повозку
(если он съемной конструкции); 2) снятие питательных линий;
3) снятие и подготовка к перевозке оборудования для внутреннего
освещения, электрификации работ и зарядки аккумуляторов.
Для остановки агрегата необходимо: а) снять напряжение;
б) выключить главный рубильник; в) закрыть краники бензиновых
баков; г) перевести выключатель зажигания из положения «включено»
в положение «выключено»; д) в зимнее время спустить воду из
системы охлаждения во избежание замерзания; е) отсоединить гене-
ратор от двигателя при редукторном соединении (станции АЭС-3);
ж) отсоединить сеть от распределительного устройства; з) в случае
раздельного устройства агрегата и распределительного щита отсо-
единить соединительный кабель и закрыть ящик распределительного
устройства.
Подготовка агрегата к походу заключается в следующем:
а) чистка, обтирка и установка на повозку (если он съемный);
б) наружный осмотр; в) закрытие вентиляционных люков у авто-
мобильных станций АЭС-3; г) закрытие капотов, если это вызы-
вается конструкцией (ТЭС-1); д) покрытие чехлом.
При снятии шестовых питательных линий работы начинаются
со снятия ответвлений. Затем снимается основная магистраль. Шесты
снимаются, начиная от станции. При сматывании проводов надлежит
делать правильные сростки. При свертывании кабельных сетей не-
508
обходимо Соблюдать нижеследующие требования: а) при отсоеди-
нении кабеля от муфт следует крепко держать в одной руке муфту,
а в другой концевую розетку кабеля и, осторожно покачивая послед-
нюю, постепенно вынимать ее из муфты; б) ни в коем случае не тянуть
за кабель, встав ногами на муфту, так как это может повлечь отрыв
кабеля в месте спайки его с гнездами розетки; в) концы кабельной
сети подносить к прицепке или автомобилю и там сматывать в бухты
на специальных катушках (рис. 494) или сматывать на месте и под-
носить уже в бухтах; г) перед сматыванием кабель вытирать насухо
Рис. 494. Сматывание кабеля
тряпками, очищая от грязи; д) все металлические части сети очи-
щать от грязи, смазывать маслом, за исключением контактных, и
укладывать в соответствующие места, согласно укладочной ведомости;
е) коробки укладывать так, чтобы при тряске резьба их не порти-
лась, а кабель не терся о выступающие части кузова.
При снятии внутренней проводки: а) поверяется наличие всего
имущества, согласно имеющимся документам, и б) производится
снятие в порядке, обратном установке: вывертывают электрические
лампы, сматывают ламповые концы, отсоединяют вводные концы
и снимают распределительные коробки. При снятии ламповых кон-
цов с гвоздей соблюдается крайняя осторожность, чтобы не повре-
дить изоляции. По мере окончания работ все имущество внутрен-
ней проводки подносится к обозу и укладывается по ящикам, строго
придерживаясь укладочных ведомостей и спецификаций на крышках
ящиков и закромов.
Электрифицированный инструмент по окончании работы: 1) очи-
щается от стружки, опилок, грязи; 2) ржавеющие части смазыва-
ются; 3) крепительные болты ослабляются; 4) кабель протирается
509
сухой тряпкой и сматывается; 5) инструмент укладывается в свой
специальный ящик, который для перевозки размещается на транс-
портной единице согласно укладочного чертежа.
При снятии прожекторов и осветительных приборов: а) проти-
рать отражающие части и лампы сухой чистой тряпкой; б) кабель
протирать сухой тряпкой, очищая от грязи, и сматывать; в) тре-
ноги очищать от грязи. Укладку прожекторов и светильников про-
изводить тщательно, хорошо укрепляя на соответствующих осно-
ваниях и в гнездах, во избежание повреждений при перевозке.
Команды подвижных электрических станций должны быть хорошо
натренированы, чтобы давать минимальные сроки развертывания
и свертывания, а также обеспечивать безотказную работу устано-
вок. Командир электротехнического подразделения должен систе-
матически лично контролировать и проверять работу расчетов, про-
изводя полное развертывание станции в дневное и ночное время.
150. Боевое питание
Во время боевой работы, когда отдельные станции выброшены
на объекты согласно плановой таблице, должно быть четко нала-
жено техническое питание горючими и смазочными материалами,
запасными частями и расходными материалами. Начальник станции
обязан к определенному сроку сообщить командиру взвода о коли-
честве и номенклатуре необходимых материалов. Получив донесе-
ние, командир подразделения указывает технической части порядок
и время снабжения. Для ориентировки в таблице LI приведены сред-
ние нормы расхода эксплоатационных материалов маломощных пер-
вичных двигателей агрегатов.
Таблица LI
Временные нормы расхода эксплоатационных материалов маломощных
двигателей внутреннего сгорании
1 № по порядку I Наименование двигателей Потребно на один час работы двигателя на полной мощности в кг
бензина 2-го сорта | Св К О н № св для обтирки и чистки для периодической заправки и смены смазки в картерах
керосина автола „Т“ обтирочных концов св К О н д св солидола 1 масла костя- ного для ма- гнето
1 Двигатель Л-3 и Л-3/2 в 3 л. с....... 1,05 0,075 0,010 0,002 0,010 0,025 0,013 0,0025
2 Двигатель Л-6 и Л-6/2 в 6 л. с 2,10 0,150 0,012 0,003 0,015 0,062 0,013 0,0025
3 Двигатель ЛД-6 в 6 л. с 2,50 0,320 0,010 0,002 0,010 — 0,013 0,0025
4 Двигатель Л-12/2 в 12 л. с 4,20 0,300 0,018 0,005 0,015 1,080 0,013 0,0025
510
Командиры электротехнической службы обязаны следить за
своевременным устранением неисправностей и производством пре-
дупредительных ремонтов. Неисправности во время работы станции
появляются вследствие: а) неправильного или небрежного обраще-
ния со станцией обслуживающего персонала; б) длительной пере-
грузки агрегата; в) повреждения отдельных частей станции при
аварии; г) изношенности частей; д) повреждения на позиции во
время боевых действий.
Бесперебойная работа станции зависит от: а) квалификации
и дисциплины обслуживающего персонала; б) правильного ухода;
в) предупредительных мер против аварий. Отличное овладение тех-
никой бойцами команды, обслуживающей станцию, обеспечивается
прохождением необходимых теоретических и практических дисцип-
лин по программам боевой подготовки. Правильный уход требует
точного выполнения всех предписаний и инструкций по разверты-
ванию, свертыванию и обращению с подвижными электрическими
станциями.
Предупредительные меры для предотвращения неисправностей
заключаются в следующем: а) тщательные осмотры и регулировка
частей, подтягивание ослабевших соединений; б) своевременная
смена дефектных деталей; в) внимательное наблюдение за измери-
тельной аппаратурой; г) выбор хороших дорог при переездах стан-
ций к месту работы и аккуратная езда; д) выбор хороших есте-
ственных укрытий, а при отсутствии их устройство искусственных.
Неисправности деталей станции делятся на две группы: а) мел-
кие повреждения, легко устраняемые обслуживающим персоналом
при помощи инструмента и принадлежностей, входящих в комплект
станции, и б) неисправности, устранение которых может быть вы-
полнено ремонтной мастерской или заводом. Чаще всего неисправ-
ности могут быть отмечены в основных частях станции (первичный
двигатель внутреннего сгорания, электрические машины, аккумуля-
торы и распределительное устройство).
Необходимо отметить, что прежде чем искать повреждения
отдельных деталей, следует убедиться: а) имеется ли бензин в рас-
ходном баке; б) достаточно ли воды в системе охлаждения; в) про-
верить уровень масла; г) включен ли выключатель зажигания;
д) исправны ли свечи и провода; е) проверить надежность контак-
тов схемы зажигания, распределительного устройства и элемен-
тов сети.
Разборка и сборка станций и их деталей должны производиться
строго по инструкции для данной установки и только бойцами,
отлично овладевшими данной конструкцией. Необходимо отметить
нижеследующие основные правила, которые следует соблюдать при
разборке и сборке.
При разборке: а) прежде чем приступить к разборке той или
иной части, необходимо тщательно осмотреть, с какими частями
она сопряжена и что нужно предварительно сделать, чтобы раз-
борка ее была произведена без повреждений; рекомендуется вести
запись, в какой последовательности производится разборка тех или
иных частей; это облегчит последующую сборку частей; б) при
разборке частей следует вести запись о всех метках на частях и их
511
взаимном расположении; в) всё снимаемые болты, гайки, шайбы
и шплинты необходимо, ставить на свои места, т. е. где они были,
а если это по расположению частей сделать нельзя, то распола-
гать их вместе с теми частями, от которых они были отвернуты
или сняты; г) при разборке частей, производимой тем или иным
бойцом впервые, в целях устранения случаев перепутывания частей
лучше всего к отнимаемым деталям прикреплять ярлычки, на кото-
рых делать соответствующие пометки, пользуясь которыми при
сборке возможно безошибочно установить части на соответствую-
щие им места и в определенной последовательности; д) все загряз-
ненные части следует тщательно очистить от грязи и нагара и,
промыв керосином или бензином, смазать; е) все снимаемые части
должны укладываться на специальные щиты или столы, а при
разборке в полевых условиях — на брезент; на них ни в коем
случае не должна попадать пыль, песок, металлические опилки
и пр.; ж) все работы по разборке производить не спеша, вни-
мательно и аккуратно; з) воспрещается при вынимании шплин-
тов, свертывании гаек прибегать к помощи зубила, молотка
и прочих инструментов, могущих срезать или срубить снимаемые
части.
При сборке: а) тщательно следить за тем, чтобы все собирае-
мые части были чистыми, а потому при сборке надлежит их как
следует промывать керосином для удаления грязи или сгустивше-
гося масла; части, смазываемые густо смазкой, и штауферы про-
мывать бензином, после чего первую смазку производить обязательно
жидким маслом, а потом накладывать тавот, — только таким прие-
мом обеспечивается непрерывная надлежащая смазка; не промывать
керосином тех частей, где имеются шарикоподшипники, так как
керосин портит поверхность шариков; промывку таких частей про-
изводить исключительно бензином; б) перед сборкой трущиеся
части должны быть смазаны; в) не допускать сборки частей, между
которыми положено ставить прокладки, с поверхностями, не очи-
щенными от оставшихся частиц старых прокладок; поверхности
должны быть чистыми; г) части, скрепляемые несколькими бол-
тами, собирать, затягивая все болты постепенно до одинаковой
степени натяжения, во избежание перекашивания и даже поломки
собираемой части; д) сборку вести точно по заводским меткам,
меткам, произведенным в процессе разборки, а также по сделан-
ным записям о взаимном расположении частей, порядке их раз-
борки и пр.; е) все собираемые механизмы надлежит тщательно
регулировать.
Полную разборку станции следует производить лишь в исклю-
чительных случаях, так как каждая такая операция вызывает лиш-
ний износ ее частей и нарушение приработанности их.
Отличное состояние техники части обеспечивается надлежащим
ведением отчетности и учета работы электротехнических средств.
Кроме плановых таблиц и суточной ведомости, необходимо тща-
тельно следить за регулярным заполнением формуляра станции,
что требует наличия систематических записей о всех этапах жизни
станции: работа, пробег, ремонт, осмотры и пр. Расход материалов
определяется по тетради учета их, согласно форме № 5.
512
ТЕТРАДЬ
Форма № 5
для записи прихода и расхода горючих, смазочных и других материалов
подвижной станции
Форма № 6
квитанции по форме № 6.
КОРЕШОК КВИТАНЦИИ №
Получено от н-каст. АЭС-1....шт.
электрических ламп в— вт, мон-1
тированных для внутреннего освеще-
ния.
| КВИТАНЦИЯ №.................
! Сдано дежурному по.............
i
............. шт. электрических
I ламп, монтированных для внутрен-
I
! него освещения.
Дежурный по..............
(подпись)
>_________________19.....г.
(чиопо, месяц, год)
к
ж
и
я
ч
Электромонтер станции №—........
(ПОДПИСЬ)
Означенное имущество принял
Дежурный по——-.................-
(подпись)
„...“............. 19....г.
(число, месяц, год)
Означенное имущество принял после
эксплоатации
Электромонтер части №............
(подпись)
...“...............19---г.
(число, месяц, год)
(Место)
03
Л
О
Остается в книге станции
Остается в части, где производилось
освещение
©локтротехнкческие средства
513
' 151. Содержание и уход
Электротехнические средства, положенные войскам по табелям,
должны содержаться в полной исправности, т. е. очищаться по
окончании работы от грязи, стружек, опилок и пр., обтираться от
подтеков масла, а также периодически смазываться. Помещения, отво-
димые для размещения электротехнических средств, должны содер-
жаться в чистоте. Надлежащее содержание всех средств важно
в том отношении, что при тщательном уходе возможность непред-
виденных поломок и неисправностей, влекущих за собой дорого-
стоящий ремонт, сводится к минимуму. Правильный уход заклю-
чается в тщательном периодическом осмотре имущества с целью
своевременного обнаружения неисправностей, могущих привести
в дальнейшем к поломкам, и в устранении этих неисправностей.
Во время осмотра проверяются: 1) соответствие всего фактиче-
ски имеющегося при станции или другом аппарате и машине иму-
щества перечисленному в формуляре и в укладочной ведомости;
2) отсутствие могущих быть определенными по наружному виду
дефектов, которые явно могут повести к авариям и поломкам во
время работы; 3) правильность взаимодействия доступных при
наружном осмотре механизмов машины.
Кроме того, необходимо обратить внимание на состояние окрас-
ки, прочность монтажа основных элементов, приборов и целость
проводки, отсутствие погнутостей рам и каркасов, наличие запас-
ных частей, инструмента и принадлежностей.
Электротехнические средства должны размещаться после работы
в сухих, отапливаемых помещениях, без резких температурных
колебаний. Наиболее подходящими полами в помещениях следует
считать асфальтовые или плотно сколоченные дощатые. В помеще-
нии должно быть достаточно света для возможности не только
наружного осмотра, но и для производства, в случае надобности,
необходимых работ. Помещения, в которых располагаются электро-
технические средства, необходимо оборудовать приспособлениями,
дающими возможность без большого расхода рабочей силы и
без особого риска порчи нагружать и выгружать их и вообще,
в случае надобности, перемещать с одного места на другое.
Ввиду большого количества металлических частей в электриче-
ских станциях, машинах и аппаратах необходимо особенно учиты-
вать способность металла ржаветь, а потому должно быть об-
ращено самое серьезное внимание на предохранение этого иму-
щества от ржавчины. Всякие замеченные следы ржавчины должны
тотчас удаляться.
При ржавлении обработанных поверхностей железа и стали
надлежит прежде всего устранить причину, вызывающую это явле-
ние (резкие изменения температуры и влажности). Все места машин,
получившие налет ржавчины или более глубокие язвины, следует
немедленно промыть керосином, отчистить ржавчину и применить наи-
более подходящие предупредительные меры для каждого данного
вида имущества (олифовка, покрытие масляной краской или лаком,
смазывание и обвертывание вощеной или промасленной бумагой
отдельных деталей с предварительной смазкой техническим вазе-
514
лином обвертываемых предметов). Если тот или иной агрегат при-
дется оставить на некоторое время на воздухе или под навесом,
то его необходимо прикрыть брезентом. Если по какой-либо при-
чине агрегат не был прикрыт брезентом и попал под дождь, сле-
дует немедленно убрать его под навес и тщательно обтереть.
Имущество надо предохранять от «отпотевания».
В нерабочем состоянии машины и аппараты надо содержать на
подкладках, подстилах и стеллажах, причем расположение их
должно допускать свободный и удобный осмотр со всех сторон.
Нельзя ставить станции и агрегаты вплотную к стенам или очень
близко друг к другу; между отдельными машинами следует остав-
лять проход не менее 0,6 м. В случае перемещения необходимо
следить, чтобы люди не хватались за хрупкие детали — трубопро-
воды, краники, карбюратор, аппаратуру распределительного щита
и пр. Особую осторожность при нагрузках и выгрузках необходимо
соблюдать, работая с агрегатами, имеющими на раме ролики или
колеса, так как в этом случае агрегат может развить такую ско-
рость, что его трудно будет удержать. Запрещается в момент
погрузки или выгрузки находиться с торца агрегата, чтобы не быть
смятым в момент случайного скатывания агрегата; бойцы должны
находиться с боков аппарелей. Агрегаты спускаются с автомоби-
лей обычно радиатором вперед. Необходимо обращать внимание на
то, чтобы заводная ручка была поднята вверх, во избежание ее
удара о землю. При перевозке станций и агрегатов в вагонах они
устанавливаются таким образом, чтобы во время хода поезда не
сдвигались с места, не терлись друг о друга и не могли получить
повреждений от толчков. Рекомендуется прикреплять погруженные
в вагон агрегаты к полу.
Особого внимания требуют вопросы хранения кабелей и прово-
дов, аккумуляторов и станций при вынужденном хранении на откры-
том воздухе.
По существующим инструкциям необходимо соблюдать ниже-
следующие указания. Кабели и изолированные провода должны
храниться в прохладных сухих помещениях или в сухих подвалах.
Наиболее благоприятной температурой помещений является 4-5 —
4-6° С; предельные допустимые колебания температур — от 0 до
4-203 С. Резкие температурные колебания в помещениях вредно
отражаются на имуществе. Наиболее благоприятная относительная
влажность — 60%; она не должна подвергаться резким изменениям
и может колебаться в пределах 50—70%.
Для предохранения от сырости, разрушающе действующей на
оплетки кабелей и проводов, помещения должны проветриваться.
Аккумуляторы должны храниться в сухих отапливаемых поме-
щениях, хорошо вентилируемых, при температуре не ниже нуля
и не выше 4-15° С; наиболее благоприятная температура помеще-
ния 4~12ЭС. Аккумуляторы должны храниться с плотно закры-
тыми пробками и содержаться всегда в чистоте и порядке. Все
неокрашенные части элементов и соединений должны быть покрыты
техническим вазелином. Крышки ящиков батарей должны быть
плотно закрыты. Подробности хранения аккумуляторов см. п. 35
главы III.
33*
515
При хранении подвижных электрических станций на походе,
в лагерях, на маневрах и учениях особое внимание следует обра-
щать на полную готовность объектов вооружения к действию
и обеспеченность их эксплоатации всеми необходимыми принадлеж-
ностями, запасными частями и инструментом для производства
предупредительного ремонта. Если известно, что стоянка продлится
больше трех дней, следует чувствительные к атмосферным влия-
ниям приборы внести в крытые помещения. Необходимо произво-
дить ежедневно тщательный осмотр, наблюдая за состоянием
отдельных деталей. После всяких работ производить тщательную
очистку, промывку и просушку имущества.
вм
IEEEEEEEEEEEEBEEEEEEEEE
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
От автора............................................................ 3
Введение............................................................. 5
Глава I. Электростатика............................................. 16
1. Электризация тел.......................................... —
2. Два рода электричества................................... 18
3. Закон Кулона............................................. 21
4. Электрическое поле, потенциал и напряжение............ —
5. Электрическая емкость.................................... 26
6. Конденсаторы.............................................. —
7. Разряд атмосферного электричества и молниеотводы (громо-
отводы) .................................................... 29
Глава II. Электродинамика........................................... 32
8. Электрический ток и его проявления........................ —
9. Постоянный и переменный электрический ток................ 35
10. Напряжение............................................... 36
11. Сопротивление и проводимость.............................. —
12. Практические единицы электрических величин............... 37
13. Закон Ома..............•................................. 39
14. Падение напряжения..................•.................... 42
15. Зависимость между электродвижущей силой источника энер-
гии и напряжением на его зажимах ........................... 43
16. Зависимость сопротивления от размеров и вещества про-
водников ..................................................... 46
17. Проводники и изоляторы................................... 48
18. Первый закон Кирхгофа.................................... 54
19. Последовательное, параллельное и смешанное соединение
сопротивлений................................................. 55
20. Второй закон Кирхгофа.................................... 62
21. Реостаты ................................................. —
22. Работа и мощность электрического тока.................... 67
23. Нагревание проводника электрическим током................ 69
Глава III. Гальванические элементы и аккумуляторы................... 75
24. Гальванические элементы............................... ......
25. Элемент Даниэля.......................................... 79
26. Элемент Лекланше......................................... —
27. Включение элементов в батареи............................ 82
28. Аккумуляторы............................................. 85
29. Кислотные аккумуляторы................................... 87
30. Щелочные аккумуляторы.................................... 89
31. Заряд аккумуляторов...................................... 91
32. Средства для зарядки аккумуляторов....................... 92
33. Аккумуляторные батареи, применяемые в инженерных войсках. 94
517
Стр.
34. Зарядка и обслуживание аккумуляторных батарей в полевых
условиях.................................................... 99
35. Хранение аккумуляторов................................... 105
Глава IV. Переносные осветительные средства......................... 107
33. Общие сведения.............................................. —
37. Карманные электрические фонари............................ 109
33. Аккумуляторные фонари..................................... 110
39. Установка для освещения командных пунктов................. 116
40. Хранение аккумуляторных фонарей и установок для освеще-
ния командных щ нктов...................................... 122
Глава V. Практические работы по основным законам постоян-
ного тока, аккумуляторам и переносным осветительным
средствам......................................................... 123
41. Общие сведения.............................................. —
42. Работа № 1. Последовательное и параллельное соединение
источников электрической энергии .......................... 124
43. Работа № 2. Последовательное, параллельное и смешанное
включение потребителей..................................... 125
44. Работа № 3. Измерение сопротивления при помощи ампер-
ме ра и вольтметра и измерение мощности при помощи тех
же приборов................................................ 126
45. Работа № 4. Заряд аккумуляторов........................... 127
46. Работа № 5. Развертывание и свертывание аккумуляторной
установки для освещения командного пункта.................... —
47. Работа № 6. Изучение переносных аккумуляторных фонарей 128
Глава VI. Электромагнетизм и электромагнитная индукция. . . 129
48. Магнитное поле магнитов. Магнитные спектры, свойства маг-
нитных силовых линий......................................... —
49. Магнитное поле вокруг проводника с током.................. 135
50. Соленоид.................................................. 137
51. Намагничивание железного и стального сердечников..... —
52. Электромагнит.............................• . . s . . . 138
53. Гистерезис...............•................................ 140
54. Действие магнитного поля на проводник н на рамку с током . 142
55. Взаимодействие проводников с током.................. 143
56. Индукция в проводнике при движении его в магнитном поле. 144
57. Величина электродвижущей силы....................... 145
58. Индукция в замкнутом контуре........................ 147
59. Взаимная индукция................................... 149
60. Самоиндукция. Экстраток замыкания и размыкания...... 150
61. Токи Фуко........................................... 152
Глава VII. Переменный ток............................................ 154
62. Переменный ток....................................... —
63. Получение переменного тока.......................... 155
64. Периодическая частота............................... 157
65. Мгновенное и эффективное значение тока и напряжения . . . 159
> 66. Понятие о. сдвиге фаз..................................... 161
67. Измерение мощности в цепях переменного тока............... 164
68. Получение трехфазного тока........................• . 167
69. Применение трехфазного тока............................... 172
70. Заземление................................................ 173
Глава VIII. Использование энергии местных электрических стан-
ций .............................................................. 177
71. Подготовка театра возможных военных действий в электро-
техническом отношении..................................... —
72. Полевые высоковольтные линии передач электрической энергии. 178
518
Стр.
7S. Механизация постройки линий передач с высоким напряже-
нием ....................................................... 183
74. Трансформаторы........................................... 194
75. Трансформаторные подстанции.............................. 196
Глава IX. Электрические измерительные приборы................. 204
76. Общие сведения............................................. —
77. Магнитоэлектрические приборы............................. 209
78. Электромагнитные приборы................................. 211
79. Электродинамические приборы.............................. 212
80. Схема мостика Уитстона................................... 214
81. Амперметр................................................ 215
82. Вольтметр................................................ 216
83. Омметр.................................................. 217
84. Подрывной мостик......................................... 219
85. Практические работы..........’........................... 221
Глава X. Асинхронные двигатели...................................... 225
86. Принцип действия асинхронного двигателя . . . *........... —
87. Вращающееся магнитное поле............................... 226
88. Устройство асинхронных двигателей........................ 228
89. Включение и пуск асинхронного двигателя в ход............ 232
90. Обслуживание и сбережение................................ 235
Глава XI. Машины постоянного тока................................... 240
91. Принцип действия генератора постоянного тока............... —
92. Устройство генератора постоянного тока................... 245
93. Электродвижущая сила генератора постоянного тока......... 253
94. Возбуждение генераторов постоянного тока................. 255
95. Реакция якоря............................................ 259
96. Свойства генераторов постоянного тока ................... 261
97. Мощность и коэфициент полезного действия генераторов по-
стоянного тока........................................... 267
98. Генераторы подвижных станций постоянного тока....... 268
99. Принцип действия и устройства электрических двигателей по-
стоянного тока........................................... 270
100. Пуск в ход электродвигателей постоянного тока ........ 273
101. Схемы включения и свойства электродвигателей постоянного
тока................................................. 276
102. Обслуживание и сбережение машин постоянного тока .... 280
103. Неисправности электрических машин постоянного тока . . . 282
Глава XII. Генераторы переменного тока.............................. 288
104. Устройство генераторов переменного тока.................... —
105. Схемы включения- •....................................... 291
106. Работа генератора ................................. . 293
107. Генераторы переменного тока подвижных электрических стан-
ций .......................................................... 295
108. Обслуживание генераторов переменного тока................ 302
Глава XIII. Подвижные электрические станции..................... 304
109. Назначение подвижных электрических станций ................ —
110. Состав подвижных станций................................. 305
111. Род тока для подвижных установок......................... 307
112. Тактико-технические данные подвижных электрических станций 309
ИЗ. Классификация подвижных электрических станций.......... 314
114. Первичные двигатели подвижных электрических станций . . 318
115. Соединение первичного двигателя и генератора............. 345
116. Распределительные устройства подвижных электрических стан-
ций ...................................................... 349
519
Стр.
117. Полевые сети подвижных электрических станций низкого на-
пряжения ................................................... 3S2
118. Агрегаты постоянного тока............................... 375
119. Станция постоянного тока типа АЭС-1 ................... 380
120. Станция переменного тока типа АЭС-3 ................... 383
121а. Подвижная электрическая станция типа ТЭС-1............. 389
1216. Подвижная электрическая станция типа АЭС-4............. 395
Глава XIV. Электрификация воеино-иижеиерных работ................. 403
122. Электроинструмент........................................ —
123. Поперечные цепные пнлы................................. 403
124. Переносная ленточная пила.............................. 411
125. Переносная электрическая круглая пнла.................. 415
126. Электрический долбежник................................ 416
127. Электрический рубанок.................................. 419
128. Электрическая сверлилка по дереву...................... 420
129. Электрический торцевый ключ-отвертка .... •............ 422
130. Точильный прибор типа ТПУ.............................. 425
131. Паяльный аппарат....................................... 427
132. Электрифицированный инструмент с ударным поступатель-
ным движением............................................... 429
133. Подготовка к действию электроинструмента............... 431
134. Обслуживание электроинструментов....................... 433
135. Организация работ...................................... 435
136. Сбережение электроинструмента.......................... 440
137. Электрифицированные механизмы............................ —
138. Освещение военно-инженерных работ.............„......... 451
139. Примеры использования механизмов при комплексной электри-
фикации военно-инженерных работ............................. 464
ГЛава XV. Поражающие электротехнические средства.................. 468
140. Общие понятия...................................... • _
141. Физиологическое действие электрического тока........... 469
142. Конструкции электризованных препятствий..............„ 472
143. Питание электрической энергией электризованных препятствий 475
144. Применение электризованных препятствий................. 487
145. Преодоление электризованных препятствий.................. —
Г лава XVI. Эксплоатация электротехнических средств............... 494
146. Общие указания........................................... —
147. Развертывание станции.................................. 498
148. Обслуживание станций................................... 505
149. Свертывание станций.................................... 508
150. Боевое питание......................................... 510
151. Содержание и уход...................................... 514