Генератор электрических искр – генератор новых идей

У конструкторов катушки возникла идея использовать этот принцип, применяя первичную обмотку, которая, конечно, образовывала магнитное поле и вполне могла притянуть небольшой якорек с контактом. Эта гениальная идея быстро была воплощена в жизнь. Такая катушка индуктивности завоевала признание и у врачей, и у исследователей не только электричества, но и иных областей физики. Но…

Катушка прекрасно работала только считанные минуты. Сложилась парадоксальная ситуация, когда устройство, предназначенное для генерирования искр, само выходило из строя из-за искр в прерывателе. Явление самоиндукции в первичной обмотке (вспомним опыт Генри) губило контакты прерывателя. Зачастую они полностью сгорали, хотя только из каких металлов их не пытались делать. Тупиковая ситуация. Это был именно тот случай, когда электрикам могла помочь только наука.

На помощь пришли физики. Известно, что самоиндукция объясняется инерционностью движущихся электрических зарядов в проводнике. Как и любое движущее тело, их мгновенно остановить нельзя. Поэтому при разрыве цепи происходит пробой воздушного промежутка.

Представим себе такой случай. Стальной шарик, падая с метровой высоты в фарфоровую чашку, разбивает ее. Если же эту чашку заполнить сахарным песком, то шарик завязнет в сахаре и чашка останется целой. Вот если бы так можно было сделать на пути инерционного электрического тока!

Эту задачу решает французский физик Арман Физо (1918–1896). Решение настолько просто и изящно, что лишний раз демонстрирует – сложные вещи можно решать простыми способами. Физо помещает параллельно контактам прерывания обыкновенный конденсатор. В момент замыкания контактов прерывателя он этими же контактами замкнут накоротко и, следовательно, разряжен. В момент размыкания контакта цепь не размыкается, просто в нее включается новый элемент – конденсатор. Весь инерционный поток электрических зарядов продолжает двигаться, но теперь эти заряды настроены на зарядку конденсатора.

Когда напряжение конденсатора достигает напряжения источника – ток прекращается. Искра не возникает. Все это происходило за какие-то доли секунды. Стоит только удивляться таланту физика, придумавшего это, когда не было осциллографов (рис. 1, поз. 2).

Казалось бы, все вопросы решены. Увеличивай число витков вторичной обмотки и получай любое высокое напряжение. Но не тут-то было. Наступает момент, когда это напряжение пробивает не только воздух (искры), но и изоляцию между витками вторичной обмотки. Нужно было придумать способ борьбы с этим явлением. И он был найден! Вторичную обмотку начали изготавливать секционно. Каждую секцию отделяли от других специальными изоляционными щечками (щетками?) (рис. 3).

Нами приводится окончательный вид катушки индуктивности со ртутным прерывателем, конденсатором, секционными обмотками и переключателем питания конструкции Румкорфа. Вот это действительно его изобретение.

А для чего нужен переключатель? Дело в том, что в зависимости от индуктивности первичной обмотки токи, намагничивающие сердечник, и токи самоиндукции ее, могут быть разными по величине (амплитуде). Иногда это свойство необходимо в лабораторной практике.

Каким бы мелким ни казалось на первый взгляд изобретение Румкорфа, значение его даже в настоящее время огромно. Именно таким способом осуществляется коммутация машин постоянного тока через коллекторно-щеточный аппарат. Мы приводим рисунок с изображением переключателя Румкорфа (рис. 4). Заметим, что переключатель на индукторе другой конструкции.

А кому эти искры нужны?

С начала ХIХ века развивающаяся фабричная система хозяйствования требовала создания совершенно нового типа двигателей. Паровая машина была слишком сложна и неповоротлива. Котлы и топки с ручным отоплением делали их неприемлемыми для малых мощностей. Идея создания двигателя внутреннего сгорания наталкивалась на проблемы зажигания газовых смесей в цилиндрах. Первый такой двигатель изобретателя Барнета имел специальное запальное устройство с горевшими все время двумя факелами и золотниковое распределение этих огней. Такая машина не могла быть экономичной.

Другое по технологическим наукам

Аграрные преобразования в СССР. Их последствия
В начале августа 1953 года в своей речи в Верховном Совете Маленков провозгласил новое направление в развитии экономики. Он говорил, что в прошлом было необходимо думать прежде всего о росте тяжелой индустрии для создания экономического могущества СССР и облегчения его военной безопасности; ныне ...