Военинженер 1 ранга 
Балуев В. 
Электротехнические средства инженерного вооружения 
(с основными сведениями по электротехнике). 


--------------------------------------------------------------------------------
 
 

Издание: Балуев В. Электротехнические средства инженерного вооружения (с основными сведениями по электротехнике). Пособие для военно-инженерных училищ Красной Армии. - М.: Воениздат НКО СССР, 1941. - 520 с. Цена 6 р. 75 к. / Второе, исправленное и дополненное издание. 
Scan: Андрей Мятишкин (amyatishkin@mail.ru) 

Аннотация издательства: В книге изложены основы электротехники - электростатика, электродинамика, элементы и аккумуляторы, постоянный и переменный ток, основные законы, электроизмерительные приборы и 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. 




ОГЛАВЛЕНИЕ 
От автора (стр. 3) 
Введение (стр. 5) 
Глава I. Электростатика (стр. 16) 
1. Электризация тел (стр. 16) 
2. Два рода электричества (стр. 18) 
3. Закон Кулона (стр. 21) 
4. Электрическое поле, потенциал и напряжение (стр. 21) 
5. Электрическая емкость (стр. 26) 
6. Конденсаторы (стр. 26) 
7. Разряд атмосферного электричества и молниеотводы (громоотводы) (стр. 29) 
Глава II. Электродинамика (стр. 32) 
8. Электрический ток и его проявления (стр. 32) 
9. Постоянный и переменный электрический ток (стр. 35) 
10. Напряжение (стр. 36) 
11. Сопротивление и проводимость (стр. 36) 
12. Практические единицы электрических величин (стр. 37) 
13. Закон Ома (стр. 39) 
14. Падение напряжения (стр. 42) 
15. Зависимость между электродвижущей силой источника энергии и напряжением на его зажимах (стр. 43) 
16. Зависимость сопротивления от размеров и вещества проводников (стр. 46) 
17. Проводники и изоляторы (стр. 48) 
18. Первый закон Кирхгофа (стр. 54) 
19. Последовательное, параллельное и смешанное соединение сопротивлений (стр. 55) 
20. Второй закон Кирхгофа (стр. 62) 
21. Реостаты (стр. 62) 
22. Работа и мощность электрического тока (стр. 67) 
23. Нагревание проводника электрическим током (стр. 69) 
Глава III. Гальванические элементы и аккумуляторы (стр. 75) 
24. Гальванические элементы (стр. 75) 
25. Элемент Даниэля (стр. 79) 
26. Элемент Лекланше (стр. 79) 
27. Включение элементов в батареи (стр. 82) 
28. Аккумуляторы (стр. 85) 
29. Кислотные аккумуляторы (стр. 87) 
30. Щелочные аккумуляторы (стр. 89) 
31. Заряд аккумуляторов (стр. 91) 
32. Средства для зарядки аккумуляторов (стр. 92) 
33. Аккумуляторные батареи, применяемые в инженерных войсках. (стр. 94) 
34. Зарядка и обслуживание аккумуляторных батарей в полевых условиях (стр. 99) 
35. Хранение аккумуляторов (стр. 105) 
Глава IV. Переносные осветительные средства (стр. 107) 
33. Общие сведения (стр. 107) 
37. Карманные электрические фонари (стр. 109) 
33. Аккумуляторные фонари (стр. 110) 
39. Установка для освещения командных пунктов (стр. 116) 
40. Хранение аккумуляторных фонарей и установок для освещения командных пунктов (стр. 122) 
Глава V. Практические работы по основным законам постоянного тока, аккумуляторам и переносным осветительным 
средствам (стр. 123) 
41. Общие сведения (стр. 123) 
42. Работа № 1. Последовательное и параллельное соединение источников электрической энергии (стр. 124) 
43. Работа № 2. Последовательное, параллельное и смешанное включение потребителей (стр. 125) 
44. Работа № 3. Измерение сопротивления при помощи амперметра и вольтметра и измерение мощности при помощи тех же приборов (стр. 126) 
45. Работа № 4. Заряд аккумуляторов (стр. 127) 
46. Работа № 5. Развертывание и свертывание аккумуляторной установки для освещения командного пункта (стр. 127) 
47. Работа № 6. Изучение переносных аккумуляторных фонарей (стр. 128) 
Глава VI. Электромагнетизм и электромагнитная индукция. (стр. 129) 
48. Магнитное поле магнитов. Магнитные спектры, свойства магнитных силовых линий (стр. 129) 
49. Магнитное поле вокруг проводника с током (стр. 135) 
50. Соленоид (стр. 137) 
51. Намагничивание железного и стального сердечников (стр. 137) 
52. Электромагнит (стр. 138) 
53. Гистерезис (стр. 140) 
54. Действие магнитного поля на проводник и на рамку с током (стр. 142) 
55. Взаимодействие проводников с током (стр. 143) 
56. Индукция в проводнике при движении его в магнитном поле. (стр. 144) 
57. Величина электродвижущей силы (стр. 145) 
58. Индукция в замкнутом контуре (стр. 147) 
59. Взаимная индукция (стр. 149) 
60. Самоиндукция. Экстраток замыкания и размыкания (стр. 150) 
61. Токи Фуко (стр. 152) 
Глава VII. Переменный ток (стр. 154) 
62. Переменный ток (стр. 154) 
63. Получение переменного тока (стр. 155) 
64. Периодическая частота (стр. 157) 
65. Мгновенное и эффективное значение тока и напряжения (стр. 159) 
66. Понятие о.сдвиге фаз (стр. 161) 
67. Измерение мощности в цепях переменного тока (стр. 164) 
68. Получение трехфазного тока (стр. 167) 
69. Применение трехфазного тока (стр. 172) 
70. Заземление (стр. 173) 
Глава VIII. Использование энергии местных электрических станций (стр. 177) 
71. Подготовка театра возможных военных действий в электротехническом отношении (стр. 177) 
72. Полевые высоковольтные линии передач электрической энергии. (стр. 178) 
73. Механизация постройки линий передач с высоким напряжением (стр. 183) 
74. Трансформаторы (стр. 194) 
75. Трансформаторные подстанции (стр. 196) 
Глава IX. Электрические измерительные приборы (стр. 204) 
76. Общие сведения (стр. 204) 
77. Магнитоэлектрические приборы (стр. 209) 
78. Электромагнитные приборы (стр. 211) 
79. Электродинамические приборы (стр. 212) 
80. Схема мостика Уитстона (стр. 214) 
81. Амперметр (стр. 215) 
82. Вольтметр (стр. 216) 
83. Омметр (стр. 217) 
84. Подрывной мостик (стр. 219) 
85. Практические. работы (стр. 221) 
Глава X. Асинхронные двигатели (стр. 225) 
86. Принцип действия асинхронного двигателя (стр. 225) 
87. Вращающееся магнитное поле (стр. 226) 
88. Устройство асинхронных двигателей (стр. 228) 
89. Включение и пуск асинхронного двигателя в ход (стр. 232) 
90. Обслуживание и сбережение (стр. 235) 
Глава XI. Машины постоянного тока (стр. 240) 
91. Принцип действия генератора постоянного тока (стр. 240) 
92. Устройство генератора постоянного тока (стр. 245) 
93. Электродвижущая сила генератора постоянного тока (стр. 253) 
94. Возбуждение генераторов постоянного тока (стр. 255) 
95. Реакция якоря (стр. 259) 
96. Свойства генераторов постоянного тока (стр. 261) 
97. Мощность и коэфициент полезного действия генераторов постоянного тока (стр. 267) 
98. Генераторы подвижных станций постоянного тока (стр. 268) 
99. Принцип действия и устройства электрических двигателей постоянного тока (стр. 270) 
100. Пуск в ход электродвигателей постоянного тока (стр. 273) 
101. Схемы включения и свойства электродвигателей постоянного тока (стр. 276) 
102. Обслуживание и сбережение машин постоянного тока (стр. 280) 
103. Неисправности электрических машин постоянного тока (стр. 282) 
Глава XII. Генераторы переменного тока (стр. 288) 
104. Устройство генераторов переменного тока (стр. 288) 
105. Схемы включения (стр. 291) 
106. Работа генератора (стр. 293) 
107. Генераторы переменного тока подвижных электрических станций (стр. 295) 
108. Обслуживание генераторов переменного тока (стр. 302) 
Глава XIII. Подвижные электрические станции (стр. 304) 
109. Назначение подвижных электрических станций (стр. 304) 
110. Состав подвижных станций (стр. 305) 
111. Род тока для подвижных установок (стр. 307) 
112. Тактико-технические данные подвижных электрических станций (стр. 309) 
113. Классификация подвижных электрических станций (стр. 314) 
114. Первичные двигатели подвижных электрических станций (стр. 318) 
115. Соединение первичного двигателя и генератора (стр. 345) 
116. Распределительные устройства подвижных электрических станций (стр. 349) 
117. Полевые сети подвижных электрических станций низкого напряжения (стр. 362) 
118. Агрегаты постоянного тока (стр. 375) 
119. Станция постоянного тока типа АЭС-1 (стр. 380) 
120. Станция переменного тока типа АЭС-3 (стр. 383) 
121а. Подвижная электрическая станция типа ТЭС-1 (стр. 389) 
1216. Подвижная электрическая станция типа АЭС-4 (стр. 395) 
Глава XIV. Электрификация военно-инженерных работ (стр. 403) 
122. Электроинструмент (стр. 403) 
123. Поперечные цепные пилы (стр. 403) 
124. Переносная ленточная пила (стр. 411) 
125. Переносная электрическая круглая пила (стр. 415) 
126. Электрический долбежник (стр. 416) 
127. Электрический рубанок (стр. 419) 
128. Электрическая сверлилка по дереву (стр. 420) 
129. Электрический торцевый ключ-отвертка (стр. 422) 
130. Точильный прибор типа ТПУ (стр. 425) 
131. Паяльный аппарат (стр. 427) 
132. Электрифицированный инструмент с ударным поступательным движением (стр. 429) 
133. Подготовка к действию электроинструмента (стр. 431) 
134. Обслуживание электроинструментов (стр. 433) 
135. Организация работ (стр. 435) 
136. Сбережение электроинструмента (стр. 440) 
137. Электрифицированные механизмы (стр. 440) 
138. Освещение военно-инженерных работ (стр. 451) 
139. Примеры использования механизмов при комплексной электрификации военно-инженерных работ (стр. 464) 
Глава XV. Поражающие электротехнические средства (стр. 468) 
140. Общие понятия (стр. 468) 
141. Физиологическое действие электрического тока (стр. 469) 
142. Конструкции электризованных препятствий (стр. 472) 
143. Питание электрической энергией электризованных препятствий (стр. 475) 
144. Применение электризованных препятствий (стр. 487) 
145. Преодоление электризованных препятствий (стр. 487) 
Глава XVI. Эксплоатация электротехнических средств (стр. 494) 
146. Общие указания (стр. 494) 
147. Развертывание станции (стр. 498) 
148. Обслуживание станций (стр. 505) 
149. Свертывание станций (стр. 508) 
150. Боевое питание (стр. 510) 
151. Содержание и уход (стр. 514) 

ОТ АВТОРА 

Задача настоящей книги дать основные сведения по электротехнике 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 усовершенствования и начальствующего состава Красной Армии. В частности, в книге даны сведения по программе КУКС, которые не затрагиваются программой военно-инженерных училищ. 

Основные законы электротехники изложены в объеме, достаточном для понимания материальной части табельных электротехнических средств инженерного вооружения и правильного их применения в различных условиях боевой обстановки. 
 

============================================================



В. БАЛУЕВ
Военинженер 1 ранга
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНЖЕНЕРНОГО ВООРУЖЕНИЯ
(С ОСНОВНЫМИ СВЕДЕНИЯМИ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ)
ПОСОБИЕ
ДЛЯ ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ УЧИЛИЩ КРАСНОЙ АРМИИ
Второе, исправленное и дополненное издание
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, электродинамика, элементы и аккумуляторы, постоянный и переменный ток, основные законы, электроизмерительные приборы и 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 ЛЕВАНТОВСКИЙ Д. И.
Г2&2  Подписано к печати 3.3.41. Объем 32V2 п. л, + 5 лкпеек РД п. п., 35,3 уч.-авт. а.
В 1 п. п. 47.300 тип. зшгков
Отпечатано в 1-й тип. Управления Военного ивд-ва НКО
им. С. К. Тимошенко Москва, ул. Скворцова-Степанова, д. 3 Зак. № 458
ОТ АВТОРА
Задача настоящей книги дать основные сведения по электротехнике 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 усовершенствования и начальствующего состава Красной Армии. В частности,  в книге даны сведения по программе КУКС, которые не затрагиваются программой военно-инженерных училищ.
Основные законы электротехники изложены в объеме, достаточном для понимания материальной части табельных электротехнических  средств инженерного вооружения и правильного их применения в различных условиях боевой обстановки.
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 применяться в 1816 г., когда при 2-м саперном батальоне была сформирована учебная гальваническая рота.
Первый в мире опыт применения электрического тока для воспламенения 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, изготовлявших различные гальванические приборы для военного ведомства.
Через десять лет (в 1894 г.) мастерские и "Техническое гальваническое заведение" были реорганизованы в "Военную электротехническую школу". Это было продиктовано быстрым развитием электротехники и широким внедрением ее в военное дело. В этой школе, кроме телеграфного и минного дела, уже изучались электрические 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 распространения в эту войну не получили.
В 1909 г. в русской армии ставится вопрос о снабжении саперных батальонов электроосветительными станциями. Лишь накануне первой мировой империалистической войны появились установки постоянного тока с агрегатом мощностью 2,4 кет, при напряжении ПО в, для освещения минных галлерей.
Империалистическая война 1914-1918 гг. дала толчок дальнейшему развитию инженерных электротехнических средств. Начало широко внедряться электрическое освещение на театре военных действий; электрифицировались самые разнообразные инженерные работы; появились аккумуляторы для различных целей; потребители
снабжались энергией от подвижных электрических станций (рис. 1), от высоковольтных линий районных и местных станций, через обширную временную сеть передач (рис. 2) и подвижные трансформаторные подстанции (рис. 3).
Электризация препятствий широко применялась почти всеми воевавшими тогда странами: Францией, Италией, Германией - на западноевропейских 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:
j-двигатель внутреннего сгорания; 2 - генератор постоянного тока; 3 - распределительное устройство; 4 - ручки для переноса агрегата; 6 - подставки
12-й армии). Австрийцы и немцы для электризации препятствий пользовались преимущественно стационарными установками большой мощности. Русские, французы, итальянцы и немцы на северном фронте пользовались подвижными - конными или автомобильными- станциями относительно малой мощности. Например, русская) 12-я армия имела на рижском участке четыре автомобильные 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 1 000-2 000 в. Успехи в области электризации препятствий в империалистической войне вполне подтвердили возможность использования электрической энергии в качестве активного боевого средства. Электротехнические части,
например французской армии, во время войны часто и эффективно использовались для электризации проволочных препятствий.
С 1915 г. германской армией прорабатывались вопросы электризации почвы. Однако положительных результатов опыты не дали, так как препятствия потребляли большое количе- 4-j^fj ство энергии (300-400 вт на 1 пог. м) и требовали частого ремонта.
Электрификация работ разного рода достигла в период войны 1914 - 18 гг. значительного развития. Электродвигатели применялись всюду, где это возможно: на лесозаготовительных, строительных, земляных и минных работах, на канатных дорогах в горных местностях, для кино (австрийская армия имела 183 кинопередвижки к концу 1917 г.), для типографских 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. 2. Временная высоковольтная сеть передач с использованием деревьев в качестве опор:
1 - изоляторы; 2 - крюк; 3- нарезка по дереву; 4 - дерево диаметром от 10 до 30 с.м
Рис. 3. Подвижная трансформаторная подстанция:
1 - фарфоровый или стеклянный изолятор; 2 - крыша, покрытая толем по уголковому железу; 3-трехфазный двигатель; 4-каркас из уголкового железа; б-плавкий предохранитель; б - зажим для заземления, присоединяемый к переносной заземляющей плите; 7 - ящик с рубильниками; 8 - оконное стекло; 9 - двойные двери; 10 - трансформатор
Опыт показал, что для электрификации работ в дивизии использовалось 200-300 л. с. электроэнергии (30 - 60 электродвигателей) или даже 1 000-1 200 л. с. (100-200 электродвигателей).
Во всех зарубежных армиях широкое распространение имели электротехнические осветительные установки. На передовых пози-
Рис. 4. Магнитоэлектрический фонарь с ручным приводом (общий вид):
I - корпус  фонаря;  2 - рукоятка привода; 3 -линза
циях 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 электрические аккумуляторы для переносных прожекторных станций, телеграфных и радиотелеграфных установок, аппаратов для подслушивания, 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 пальцами. 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 предмостном укреплении Герц1 было смонтировано около 400 электронагревательных аппаратов, каждый из которых мог нагреть 10 л"3  до 17-18° С. В каждой ротной кухне этого участка фронта были установлены три электрических котла, на 50 л каждый. При двукратной 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 указанных 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 позиционного хорошо зарекомендовали себя войсковые подвижные электрические станции постоянного тока, мощностью от 2 до 8 кет при напряжении 65, 110 и 220 в. Основная нагрузка станций - освещение, зарядка аккумуляторов и электродвигатели малой мощности. Снабжение войск подобными станциями в течение войны постоянно увеличивалось. Однако недостатки мелких установок (относительно большое количество обслуживающего персонала и большой расход топлива и материала) вынудили использовать в больших размерах энергию местных электрических установок и высоковольтных передач районных станций. Все исследователи отмечают широкую электрификацию фронтов от местных станций через временные линии передач и трансформаторные подстанции.
1 По л лак, 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 монтажные 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 занимала фронт в 52 км, и в августе 1918 г. она имела:
Воздушных линий от 1 000 до 45 000 а .... 350 км
500 "  1 000 в ....  12 "
115-220 до 3SO в . . .  1 011 "
Подземных кабелей высокого напряжения ...  6 "
"  ".  низкого  " ...   25 "
Местных сетей................  273  "
Подвижных станций на повозках.......  4 комплекта
мощностью.................  35 кет
Трансформаторных подстанций........  240 комплектов
мощностью................. 6 170 кет
Вспомогательных электрических станций ...  214 комплектов
мощностью.................  3 890 кет
Электродвигателей постоянного тока.....  401 шт.
мощностью................. 2 460 л. с.
Электродвигателей переменного тока.....  310 шт.
мощностью ................. 3 413 л. с.
Ламп накаливания: для внутреннего освещения  77 740 шт.
" подземного  "  528  "
" наружного "  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 подразделений 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 электротехническими средствами.
В Красной Армии вопрос о снабжении войск электрической энергией возник в гражданскую войну в 1919 г.
Было решено наладить срочное производство подвижных дивизионных станций, которые и появились в 1920 г. Агрегаты этих станций имели в качестве первичного двигателя бензиновый двигатель мощностью 10 л. с.\ в качестве источника электрической энергии был использован генератор постоянного тока завода "Динамо", 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 подтвердили эффективность этих установок для различных целей.
Первая комплектная подвижная электрическая станция, еостоя-лцая из агрегата, разборных питательных и распределительных сетей
Рис. 5. Подвижной электродвигатель на тележке в работе по приводу круглопильного станка:
1 - рама тележки; 2 - электродвигатель;? - коробка перемены передач; 4 - карданный вал; 6 - распределительное устройство
;и комплекта потребителей энергии, была разработана и смонтирована автором в 1924 г. Станция перевозилась на трех повозках: генераторной, шестовой и ламповой. Для передачи электрической энергии были предложены шестовые линии сильного тока и разборная .внутренняя проводка для освещения. Эксплоатация станции показала хорошие тактические и технические результаты, и эта станция 'является прототипом существующих теперь станций постоянного тока.
В дальнейшем были разрешены вопросы электрификации инженерных работ, для чего было поставлено производство всевозможного электрифицированного инструмента (пилы, долбежники, сверлилки, 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 сторону 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 данной 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) подвижные электрические станции (рис. 9) и трансформаторные подстанции (рис. 10).
Рис. 6. Копровая электролебедка:
1 - электродвигатель; 2 - намоточный барабан; 3 - редуктор; 4 - рычаг
4  *$§&
№№-
Рис. 7. Переносный осветительный прибор
11
Рис. 8. Сварочный  агрегат с использованием  автомобильного
двигателя
SS^^-Sr.-li.SSffl.SteK-rSS
ЩИТ душный компрессор; is -бак для горючего
с
Рис. 9.  Общий вид подвижной автомобильной электростанции трехфазного
тока АЭС-3: 1-агрегатный автомобиль, 2 - вспомогательный автомобиль
Рис. 10. Включение трансформаторной подстанции в линию высокого напряжения
Ниже приводится перечень военно-инженерных работ, поддающихся электрификации,
Военно-инженерные работы, поддающиеся электрификации
Виды работ
Характер работ
Возможность электрификации
Укрепление оборонительных полос
Необоронительные работы
Погрузочно-разгру-зочные работы
Дорожные работы
Мостовые работы
Устройство переправ
Противотанковые препятствия
Устройство заграждений
Минные работы
Гидротехнические работы
Подрывные работы
Маскировочные работы
Строительные, лесозаготовительные, земляные, кузнечные, вентиляционные, бетонные, плотничьи работы, освещение
Земляные, плотничьи, кузнечные, слесарные работы, освещение
Транспортеры, краны, освещение
Расчистка просек, заготовка материала для колейных и щитовых дорог, корчевание пней, земляные работы, освещение
Лесозаготовка, производство стандартных деталей, копровые работы, плотничьи и кузнечные работы, освещение
Надувание лодок и поплавков, вязка плотов, паромов, понтонные работы, освещение в ночное время
Рвы, эскарпы
Завалы, надолбы
Препятствия на кольях, завалы, засеки, заболачивание
Земляные, плотничьи работы, транспорт грунта, вентиляция, освещение
Бурение, подъем воды, откачка воды, освещение
Приготовление зарядов, подвязывание их
Производство взрыва
Устройство макетов, окрашивание, растительная маскировка, изготовление маскэлементов, светомаскировка
Электрифицируются почти полностью
Электрифицируются
Электрифицируются
Электрифицируются. Для остальных дорожных: работ рентабельнее автономный двигатель
Электрифицируются почти полностью
Электрифицировать нецелесообразно, кроме освещения
Частично электрифицируются (электрический? экскаватор)
Электрифицируются Электрифицируются
Электрифицируются почти полностью
Электрифицируются почти полностью
Не электрифицируются?-
Электрифицируется
Частично электрифицируются
Электростатика - наука, изучающая электрические явления в состоянии равновесия.
1. Электризация тел
Еще в глубокой древности греки обратили внимание на удивительное явление: янтарь, потертый шерстью, мехом или сукном, приобретает на время способность притягивать разные легкие предметы: 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 эбонитовая палочка (рис. 11), натертая шерстью или мехом, стеклянная палочка, натертая шелком или амальгамированной кожей1, 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 предложил назвать вновь открытые силы "электрической силой" (от слова "электрон" - янтарь, по-гречески), а тела, взаимодействующие 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 ^'аметить и появление слабых искр; волосы плохо ложатся друг ^ другу, а гребенка приобретает свойства притягивать легкие предметы - бумажки, пушинки и пр. Явления электризации могут быть причиной 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 металлический шар, укрепленный на стеклянной подставке (рис. 12), и поднесем к нему легкие бумажки, - они не притянутся к шару. Но после прикосновения эбонитовой палочки, натертой шерстью, те же бумажки прилипают к шару; следовательно, шар получил электрический заряд (наэлектризовался).
Обнаружить электрические заряды на телах можно при помощи электроскопа. На рис. ^изображен наиболее употребительный из них - электроскоп Кольбе. Этот прибор устроен следующим образом. В горло склянки с металлическим дном вставляется эбонитовая пробка со вставкой из янтаря. Через отверстие в янтаре проходит медный никелированный стержень, оканчивающийся наверху маленьким шариком. Нижняя
тал'чичёский" часть стерженька снабжена металли-шар'на стек- ческой пружинящей муфтой с припаян-лянной под-  ными к ней двумя металлическими пе- Рис. 13. Электроставке тельками, на которые подвешиваются скоп Кольбе
две полоски из красной бумаги.
Если к шарику электроскопа прикоснуться заряженным телом, то красные листочки бумаги разойдутся своими свободными концами, образуя некоторый угол. Получается это потому, что электрический заряд с наэлектризованного тела переходит на шарик электроскопа, затем по металлическому стержню на бумажки, которые 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 электричества1.
Это понятие очень важно для уяснения дальнейших явлений в области электричества.
1 Строго говоря, электроскоп показывает не количество электричества, а степень электрического_светгт^Ш5Г~Ш№&"Очтому как те^юме-хр-лок-азыв^ет не количество тепла, a ^fe^pfiaf^pH^^<j-^ ^^ Cf Ц| t
2  Электротехнические  средства   17- ^//7/^!sL --"" ~__----~~~-" "
"*ч . •..- П|_$?х^
X. ОлГ---__.:_1^--*V
2. Два рода электричества
^Если мы возьмем электроскоп и коснемся его шарика эбонитовой палочкой, потертой о кожу, то заметим расхождение листочков электроскопа. Если затем к шарику электроскопа прикоснемся стеклянной палочкой, натертой об амальгамированную кожу, то заметим, что угол расхождения листочков уменьшится. Этот опыг
показывает, что заряды обеих палочек сложились не арифметически, а алгебраически, т. е. как заряды разных знаков (плюс и минус). Этот же опыт позволяет говорить о двух родах электричества - положительном и отрицательном, по аналогии со знаками алгебры. При трении стекла об амальгамированную кожу на стекле получается заряд положительного электричества. При трении эбонитовой палочки о шерсть, сукно или мех на эбоните получается отрицательный заряд.
.   ,     Если мы хотим узнать, какого знака
°±(tm)^±(tm)S электричество получилось на том или ином
теле при трении, можем проделать следующий опыт. Возьмем электроскоп и зарядим его от стеклянной палочки, натертой амальгамированной кожей, а затем коснемся шарика электроскопа неизвестным наэлектризованным телом; если при этом листочки электроскопа разойдутся, то заряд тела того же знака, что и стеклянной палочки, т. е. положительный, а если листочки спадутся, то тело заряжено отрицательным электричеством. Положительное электричество обозначают знаком плюс (-J-), а _    отрицательное электричество обозначают
6)Притягивание разноименно знаком минус (-). заряженных бумажных гильз  Заранее знать, каким электричеством Рис. 14. Отталкивание и при- заряжаются те или иные тела при трении, тягивание наэлектризованных нельзя, так  как, здесь имеет значение гильз   сочетание трущихся тел и состояние их
поверхности. Одно лишь можно утверждать 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 электризуется не только эбонит и стекло, но, как показывает электроскоп, электризуются также мех и кожа, причем мех получает положительный заряд, а кожа - отрицательный. Если к электроскопу поднести 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 алгебраическом сложении их получился нуль, так как они разного знака.
18
Явление, при котором два равных заряда, имеющих различные знаки взаимно нейтрализуются при соединении, называется нейтрализацией.
Прежде чем дать научное объяснение явлений электризации, проделаем еще несколько опытов. Возьмем две бумажные гильзы (рис. 14), висящие на шелковых нитях. Сообщим обоим цилиндрикам одноименные заряды, т. е. дотронемся до них наэлектризованной стеклянной палочкой, - цилиндрики разойдутся. Если же коснуться одного цилиндрика наэлектризованной стеклянной палочкой, а другого наэлектризованной эбонитовой палочкой, то цилиндрики притянутся и, коснувшись друг друга, возвратятся в исходное положение. Эти опыты позволяют сделать вывод, что тела, заряженные одноименными электрическими зарядами, взаимно отталкиваются, а тела, заряженные разноименными электрическими зарядами, взаимно притягиваются.
W-SKete4
1   г    1    г
Рис. 15. Проводник и непроводник электричества
Возьмем два электроскопа (рис. 15) и проделаем с ними следующие опыты. Наэлектризуем один из них (листочки его разойдутся)- и, соединив шарики обоих электроскопов металлической планкой или проволочкой, заметим, что быстро разойдутся и листочки другого электроскопа. Следовательно, металлы обладают способностью хорошо передавать по себе электрические заряды, или, как говорят, "проводить электричество". Этим свойством 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 стеклянной сухой пластинкой или эбонитовой палочкой, то передачи заряда мы уже не заметим - листочки второго электроскопа расходиться 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 1913г. английским 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 названы 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 положительно заряженного ядра. Простейшее устройство имеет атом водорода, состоящий из одного протона и одного электрона (рис. 16). В центре атома помещается протон, а вокруг него движется электрон. 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,
/'"  ^\   имея один заряд положительный и
Электрон один отрицательный такой же величины, электрически нейтрален. Атомы других веществ, более сложного строения, имеют положительно заряженное ядро, состоящее из протонов и части
~v-___-''     электронов, вокруг которого вращается
Рис. 16. Схема строения атома часть свободных электронов. Число  1 водорода   электронов и протонов в атоме любого
вещества одинаково, и следовательно,
зная, что заряды их также равны, можно сделать вывод об электрической нейтральности атома любого вещества в обычных условиях.
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 ? атомами.
При электризации трением наблюдается переход части свободных электронов с одного тела на другое. Тело получает отрицательную электризацию, если в нем вызван численный перевес электронов, и наоборот, положительную электризацию при превышении 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 положительно, а эбонит отрицательно. При трении стекла о кожу стекло отдает часть электронов коже и потому стекло электризуется положительно, а кожа - отрицательно. Следовательно, можно сделать общий вывод: положительная электризация тела происходит вследствие 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 электричества, 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 наэлектризованных тел подчиняется определенному закону и зависит от величины зарядов и расстояния между телами. Указанная зависимость и известна под именем закона Кулона.
Если в указанном выше опыте с наэлектризованными одноименным электричеством бумажными гильзами увеличивать величину заряда на одной или на другой гильзе, то силы отталкивания увеличиваются соответственно во столько же раз, во сколько увеличилось количество электричества, т. е. сила взаимодействия увеличивается пропорционально величине зарядов этих гильз. Если же в указанных опытах увеличивать расстояние, то оказывается, что сила взаимодействия уменьшается не пропорционально расстоянию, 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 наэлектризованных тел, находящихся в воздухе, прямо пропорциональна произведению зарядов на них и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Значит, если обозначить силу взаимодействия буквой /, величины зарядов через е^ и ?2, а расстояние между ними через /, то
/=?1}Г"      (1)
Зная это соотношение, можно вывести понятие о единице количества электричества, если положить / и / равными соответственно единице силы (дина) и длины (см), а е}= ?2, 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 единицу 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 листочки его расходятся несколько раньше, чем наэлектризованное тело коснется шарика. Это же самое явление можно наблюдать,
2.1
поднося заряженную эбонитовую палочку к бумажной гильзе, висящей на шелковой нити: гильза начинает притягиваться к палочке. Проделаем еще один опыт: возьмем металлический шар на изоляционной подставке и зарядим его; приближая к этому шару
маленькие шарики, висящие на шелковых нитях и заряженные одинаковым электричеством, заметим, что последние будут отталкиваться от шара. Причем чем ближе расположен шарик к большому шару, тем он сильнее отталкивается, и наоборот. Если поместить маленький заряженный положительным электричеством шарик на шелковой нитке между двумя 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 заряженного тела, но и на большом расстоянии от него. Пространство, в
котором обнаруживается действие электрических сил, называется электрическим полем, а линии, по которым движутся заряды под влиянием электрических сил, называются электрическими силовы милициям и.
Рис. 17. Электрическое поле:
1 - шар, заряженный положительным электричеством; 2- шар, заряженный отрицательным электричеством; а - шарик, заряженный положительным электричеством
Рис. 18. Прибор для обнаружения электрического поля:
1иб - стеклянные пластинки; 2- станиолевая пластинка; 3 - зажим; ё-медная проволока; б - электрод
Представление об электрическом поле, о распределении и направлении электрических силовых линий может дать следующий опыт (рис. 18). Возьмем две стеклянные пластинки, хорошо промытые чистым спиртом, высушенные и электрически нейтральные. Как видно на рис. 18, к концам длинной стеклянной пластинки (/) прикреплены станиолевые пластинки (2) и зажимы (3) для присоединения проводников. Далее, к станиолевым пластинкам присоединены медные проволоки (4} с электродами (5). Электроды и пространство 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 направлении силовых линий поля (рис. 19, а). Расположение кристалликов в направлении электрических силовых линий называется спектром электрического поля. Если зарядить зажимы одноименным 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 одинаковыми электроскопами (рис.  15), то можно заметить следующее: когда мы соединим заряженный электроскоп с незаряженным, листочки последнего расходятся на тот же угол, который получился у листочков первого электроскопа. Следовательно, при соединении шариков  обоих электроскопов проводником происходит выравнивающий процесс, благодаря которому степень электризации на обоих электроскопах будет одинакова. Однако ДЛЯ того, чтобы разош- Ри?. 19. Спектры электрических полей лись листочки незаряженного
электроскопа, надо затратить небольшое количество энергии. Эта энергия пришла вместе с электрическим зарядом с первого электроскопа, где она до этого была в скрытом потенциальном состоянии, поэтому эту энергию и называют потенциальной энергией. Потенциальная электрическая энергия тела зависит исключительно от находящихся на теле электрических зарядов. Количество потенциальной энергии, приходящейся на единицу количества электричества, характеризует степень электрического состояния. Эта величина и называется электрическим потенциалом или напряжением электричества. Совершенно естественно, что электрический потенциал различных наэлектризованных тел может быть различен. Если взять опять два одинаковых электроскопа и зарядить их одноименным электричеством, но не одинаково, а так, чтобы один электроскоп имел больший электрический потенциал, а другой меньший, и снова соединить шарики этих электроскопов проводником, то можно наблюдать выравнивающий процесс электрического состояния их, причем у первого электроскопа угол расхождения листочков уменьшится, а у второго увеличится. Следовательно, электричество с тела с большим потенциалом перешло на тело с меньшим потенциалом.
Разность электрических потенциалов называется 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 металлический шар (рис. 20), укрепленный на изоляционной подставке (2). Сверху шара сделано небольшое отверстие (/), внутрь которого
можно вставить пробный шарик (рис. 21). Пробный шарик представляет собой металлический полированный шарик, укрепленный на изоляционной ручке; он служит для снятия заряда с поверхности заряженного тела. Наэлектризуем пустотелый металлический шар и будем касаться различных точек его пробным шариком, перенося им заряд на электроскоп. При касании пробным шариком различных точек на наружной поверхности шара и затем шарика электроскопа можно обнаружить распределение электричества на всей наружной поверхности шара. На внутренней же поверхности шара электричества не обнаруживаем.
Рис. 20. Полый шар на изоляционной подставке:
1 - отверстие  шара; 2 - изоляционная подставка
Рис. 21. Шарик для проб
Размещение заряда на наружной поверхности проводника можно наблюдать также на гибкой металлической сетке, помещенной на
изолирующих стойках (рис. 22). Действительно, при заряжении на сетке отклоняются только те прикрепленные к ней легкие листки* которые расположены в наружной части (на-
Рис. 22. Гибкая металлическая сетка на изолирующих стойках
Рис. 23. Шар  с  двумя  съемными  полушариями
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
Возьмем металлический шар на изоляционной подставке и наэлектризуем 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 установлена 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 электрического заряда.
Распределение электричества на поверхности проводника объясняется тем, что заряды одноименного электричества, отталкиваясь друг от друга, занимают самое крайнее положение - наружную поверхность проводника, с которой они стремятся удалиться.
Если электризовать металлический 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 рис 24. Металлическое тело " непра-неправильной формы (рис. 24), то вильной формы на изоляционной под-при помощи тех же приборов   ставке
можно наблюдать неравномерное
распределение электричества: большее количество электричества на выпуклых и меньшее на плоских частях; особенно много скопляется электричества на острых частях, где наблюдается даже-как бы "истекание" его в воздух. Это явление объясняется тем" что на каждый квадратный сантиметр поверхности острия приходится такое большое количество электричества, что частицы воздуха, находящиеся около острия, наэлектризовываются и отталкиваются, как заряженные одноименным электричеством, унося при этом заряды с острия. Заряженное тело при такой форме с течением времени теряет заряд.
Подобные формы распределения электричества на поверхности-проводника имеют большое значение при конструировании различных электрических приборов и установок, как, например, металлического костюма для преодоления электризованных препятствий противника и т. д.
Интересно отметить, что при опытах с электризацией тел различной 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
Проделаем следующий опыт: наэлектризуем два разных по габаритным размерам шара (рис. 25) одинаковым количеством электричества и соединим их с одинаковыми электроскопами. Можно заметить, что листочки электроскопа, соединенного с меньшим шаром (2), разошлись на больший угол, чем листочки электроскопа, •соединенного с большим шаром (1). Следовательно, меньший шар
зарядился до более высокого потенциала, чем шар больший. Одно и то же количество электричества заряжает тела разных габаритов до различных электрических потенциалов.
Для того чтобы больший шар 0 получил тот же потенциал, что и шар меньший, надо ему сообщить добавочное количество электричества. Отсюда и возникает понятие об электрической емкости как о способности тела
Рис. 25. Опыт для определения ёмкости тел:
1 и 2 - тиары, заряженные электриче- пГ1^гтытти,".дТ,т т*,-. н гтМ  ичпо ггптты ством; а и б~ электроскопы  ВОСПрИНИМЗТЬ ТО ИЛИ  ИН06 КОЛИ-
чество электричества (заряд) при определенном электрическом потенциале. Электрическая емкость большего шара больше, чем емкость меньшего шара. Принимая во внимание сказанное ранее ю распределении электричества на проводнике, можно утверждать, что электрическая емкость тела зависит лишь от его наружной поверхности, возрастая с увеличением размеров тела, и не зависит от .материала тела.
Электрическая емкость обозначается буквой С и практически измеряется единицами, называемыми фарадами или микрофарадами (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 разборной конструкции (рис. 27). При приближении заряженного тела к такому прибору листочки обоих электроскопов расходятся. Разъединяя кондуктор до удаления заряженного тела, обнаружим наличие 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 электростатической 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 электростатической индукции
следнем нарушается нейтрализация. Одноименные заряды отталкиваются к противоположной стороне проводника, а разноименные притягиваются и собираются на ближайшей к заряженному телу стороне. Если удалить заряженное тело, то электрическое равновесие восстанавливается и тело становится снова нейтральным. Если же каким-либо образом снять с проводника отталкиваемые заряды, например, коснуться рукой, а затем удалить заряженное тело, то проводник становится заряженным, но электричеством противоположного знака, чем был на заряженном теле.
При поднесении заряженного тела к легкому предмету в последнем вследствие индукции наводятся два рода электричества: разноименное - ближе к заряженному телу И одноименное - даль- рис. 28. Плоскопараллельный раз-ше от тела, а следовательно, по  движной конденсатор:
ЗаКОНУ КуЛОНа, ПрИТЯЖеНИе  ОКа- i-металлические  пластины; 2 - стой-•' J   'г     ка  о изоляционной пластиной; 3 -
ЖеТСЯ СИЛЬНее ОТТаЛКИВаНИЯ.    стержни с шариками
Возьмем для опытов прибор,
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 изоляционной пластиной могут передвигаться вдоль оси прибора. Металлические пластины снабжены стержнями с шариками (3) для наблюдения за изменениями потенциалов диска.
27
w
Оставим на приборе один металлический диск и зарядим его; электроскоп покажет электрический потенциал диска. Теперь поставим второй, незаряженный диск и приблизим его на некоторое расстояние к первому диску. Можно заметить, что листочки электроскопа, соединенного с заряженным диском, несколько опустятся. Значит, электрический потенциал диска  уменьшился, хотя количество электричества на нем не изменилось. Чтобы поднять потенциал диска до прежней величины, необходимо сообщить ему дополнительное количество электричества, т. е., следовательно, "электрическая емкость заряженного диска в присутствии другого, незаряженного дис-Рис. 29. Плоский конденсатор с  ка увеличилась.
постоянной емкостью    Объяснение  этого  явления со-
стоит в том, что вследствие электростатической индукции при приближении незаряженного диска к заряженному в первом наводятся заряды противоположных знаков, 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 заряд, и потенциал диска понижается.
Приближая второй диск к первому, мы замечаем дальнейший спад листочков электроскопа, т. е. дальнейшее уменьшение потенциала заряженного диска, а следовательно, увеличение его емкости; объясняется это тем, что большая часть заряда диска будет притягиваться наведенным на второй диск разноименным зарядом. При отодвигании второго диска листочки электроскопа вновь расходятся, показывая увеличение потенциала.
Эти опыты показывают, что электрическая емкость заряженного тела может быть увеличена путем приближе- рис, до. Устройство плоского ния другого, незаряженного тела, конденсатора с постоянной причем с уменьшением расстояния ем-   емкостью:
к-пг>тк VT*P7muMR3PTY>a      j я 3-листочки станиоля; 2-пла-
КОСТЬ увеличивается.       стинка слюды
Помещая между металлическими
дисками изолирующие материалы (рис. 28), можно еще более увеличить емкость диска.
Прибор, состоящий из двух проводников, разделенных изолятором, называется конденсатором (от латинского слова "конденсаре" - сгущать). Конденсаторы благодаря специальному устройству обладают большой емкостью при небольших габаритных размерах. Пластинки, проводящие электричество, называются обкладками конденсатора, а изоляцион-
28
,2

I
ная прослойка - диэлектриком конденсатора; это обычно стекло, слюда, парафин или даже лист бумаги. Иногда одну из обкладок конденсатора соединяют с землей, что ведет к значительному 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 произойти пробивание воздушного слоя искрой при соединении положительного и отрицательного зарядов обкладок конденсатора.
Как показывают опыты, "емкость конденсатора зависит от величины поверхности обкладок, от расстояния между обкладками и свойств диэлектрика.
Еще не так давно конденсаторы представляли чисто теоретический интерес; в настоящее же время, в связи с развитием радиотехники, эти приборы имеют громадное распространение и изготовляются весьма разнообразных конструкций. Наиболее употребительные из них: плоский конденсатор с постоянной емкостью (рис. 29) И К О н д е Н- Рис. 31. Конденсатор переменной емкости: сатор переменной емкости (рис. 31). На рис. 30 изображен конденсатор, собранный из станиолевых листков, проложенных слюдяными прокладками. 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 (/) 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 намокания веревки (на которой пускался змей) и присоединения ее к изо-
29
\
/
1 - неподвижные алюминиевые пластины;
2 - подвижные алюминиевые пластины; 3 -
ручка
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 облаками, 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 предметами 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 противоположных знаков, причем разноименные заряды собираются на ближайших к облаку поверхностях. При достаточно близких для данной разности потенциалов расстояниях происходит грозовой разряд, сопровождающийся иногда большими повреждениями наземных предметов (разрушения, пожары, несчастные случаи с людьми).
Для предохранения зданий, судов, электрических установок и пр. от разрушительного-действия молнии применяются особые приспо-Рис, 32. Схема стержне- собления, называемые молниеотводами вого молниеотвода (громоотводами) (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 вследствие колебания воздуха благодаря быстрому расширению его от нагревания искрой, а затем охлаждению. Действие молниеотвода основано на свойстве металлических остроконечий извлекать электричество 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 грозового 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 приемнию 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 медной пластинке. Хорошими заземлениями служат также подземные трубы, газо- и водопроводы. Заземление является наиболее ответственной 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 "громоотвода", ударит в здание, находя для себя путь наименьшего сопротивления.
Простейшая конструкция молниеотвода изображена на рис. 32. Иногда молниеотводы делаются в виде железной сетки, покрывающей здание. Обычно молниеотводы этого типа устанавливаются на зданиях для хранения взрывчатых веществ, требующих особо надежной защиты от молнии. При устройстве и эксплоатации молниеотводов следует обратить внимание на следующее: 1) все части, молниеотвода должны быть хорошо соединены механически и электрически; 2) должно быть обеспечено надежное заземление; 3) молниеотвод должен быть механически защищен от поломки.
Электроны
ГЛАВА II ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
8. Электрический ток и его проявления
В главе I говорилось о том, что существует два вида электричества: положительное и отрицательное. Нормально все "частицы любого вещества содержат одинаковые величины положительных и отрицательных электрических зарядов, которые уравновешивают друг друга.
Современные понятия об электрических явлениях основываются на электронной теории строения материи. Все существующие в природе тела состоят из молекул, которые в свою очередь состоят из атомов. Атом (рис. 33) состоит из протонов и электронов. Проводники электричества всегда обладают некоторым количеством свободных электронов. Непроводники- изоляторы - не имеют свободных электронов. Свободные электроны участвуют в хаотическом тепловом движении атомов,
не проявляя этого движения никакими внешними явлениями. Однако можно заставить все свободные электроны двигаться в определенном направлении. Такое единообразное упорядоченное движение электронов 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 источниками электричества а служат исключительно для того, чтобы привести в движение электроны, уже имеющиеся в проводниках.
32
Рис. 33. Схема строения атома кислорода
Одни из электрических генераторов создают э. д. с., преобразуя механическую энергию в электрическую (электрические машины), другие - за счет химической энергии (элементы и аккумуляторы) *-и, наконец, третьи - термическим путем (термопары). Если спаять две пластинки из различных металлов, например железа и меди, и свободные концы их присоединить к чувствительному электрическому измерительному прибору, то при нагревании спая пластинок
Ч.
Рис. 34. Простейшая электрическая цепь:
1 - электрический генератор; 2 - лампа накаливания; 3 - провода
р ч (
Рис. 35.  Электрическая цепь с рубильником:
1 -генератор; 2-приемник
(лампа); 3 - рубильник;
4 - провода
прибор отметит наличие электрического тока, идущего от меди к железу. Электрический ток получается здесь при помощи тепловой энергии.
Вся система (рис. 34), состоящая из электрического генератора (/), приемника электрической энергии (например электрическая лампа) (2) и проводов (3), через которые проходит электрический ток, называется электрической цепью. Электрическая цепь называется замкнутой, когда она не имеет перерыва, и разомкнутой, если имеется какой-либо разрыв, например в проводах.
,мг
Рис. 86. Выключатель:
1 - 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 включения или выключения электрического тока с помощью поворачивающейся ручки (7). Если выключатель имеет добавочные контакты, дающие возможность выключить и включить электрический
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 переключателем (рис. 37).
Устройство рубильника изображено на рис. 38. На изоляционном основании (/) укреплены два зажима (2), которые могут сое-
Рис. 37. Переключатель
диняться между собой при помощи контактного ножа (3) рубильника. Замыкание и размыкание цепи происходят в то время, когда при помощи рукоятки|Г(4) контактный нож соединяет или разъединяет зажимы (2). Устройство рубильника, размыкающего сразу два проводника электрической цепи, изображено на рис. 39. Эти рубильники находят наибольшее применение на подвижных станциях постоянного тока.
Известны следующие действия электрического тока: тепловое, магнитное и химическое.
Тепловое действие электрического тока заключается в том, что ток, проходя по проводникам, нагревает их. Это действие электрического тока
используется практически при применении  электрических нагревательных приборов, электрических ламп, электросварки и пр.
Рис. 38. Рубильник:
1-изоляционная подставка; S-зажимы;  3 - контактный нож;  4 - рукоятка
Рис. 39. Двухполюсный рубильник
Рис. 40. Магнитное действие электрического тока
Магнитное действие электрического тока проявляется в создании в пространстве, окружающем проводник с током, магнитных сил. Магнитная стрелка, расположенная вблизи проводника с током,
34
ч з  з]
2
^^-ллшъ-*-1
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 используется при покрытии металлических вещей, легко поддающихся окислению, металлами, трудно окисляющимися, например слоем никеля, серебра и т. д. (гальваностегия), для электрического рафинирования (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 определенном направлении. Следовательно, за направление электрического тока следовало бы принять направление * .[ движения отрицательного электричества. Однако  '  ^ принято, что "ток есть движение условного положительного электрического заряда от плюсового зажима источника энергии к его минусовому зажим у" (рис. 41). Величина тока, текущего в проводнике, определяется количеством электричества (электро- Рис. 41. Направле-нов), протекающим через поперечное  сечение ние электрическо-
s~\      ГО  ТОТ^Я *
проводника за единицу времени. Следовательно, количество  электричества,  протекающего через е^ик^э^кУ^не?-поперечное сечение проводника в единицу време- гии; з -провода ни, называется силой тока.
Если обе характеристики электрического тока постоянны и с течением времени не меняются, то электрический ток называется п о-стоя иным. 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 трехфазных систем.
Постоянный электрический ток может проходить только в замкнутой цепи. Если за время t через некоторое поперечное сечение в каком-либо проводнике равномерно прошло количество электричества Q, то, в соответствии с определением силы постоянного тока /, последняя будет равна:
/-4  ,
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 положительным, а другой - со знаком минус (-) - отрицательным.
10. Напряжение
Как уже отмечалось выше, причиной возникновения электрического тока является действие электродвижущей силы, получаемой в электрических генераторах. Вследствие смещения электронов на отрицательном зажиме генератора постоянного тока получается избыток электронов, а на положительном зажимг недостаток их. В этом случае говорят, что зажимы имеют разные потенциалы или разные электрические уровни.
Разность потенциалов на зажимах генератора, создаваемая и поддерживаемая его э. д. с., называется напряжением. При разомкнутой цепи напряжение на зажимах генератора численно равно его з. д. с.
Действие напряжения можно сравнить с действием 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 электрической 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 проводником, 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 последний оказывает ему противодействие, которое объясняется тем, что в своем движении электроны, проходя между атомами, преодолевают некоторое сопротивление, получающееся вследствие столкновения электронов с атомами и молекулами.
Противодействие (препятствие), которое проводник оказывает при прохождении электрического тока, называется электрическим сопротивлением проводника. Сопротивление зависит от материала проводника, его размеров и температуры. Рассматривая 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 сопротивлении электрического генератора.
36
Рис. 42. Аналогия электрических явлений  с  процессами в гидравлике:
1  и  2 - сосуды, наполненные  водой; 3 - насос
Если обозначить внешнее сопротивление буквой Rlt а внутреннее jR0, то полное сопротивление R замкнутой электрической цепи будет
R = R1 + RU.      (3)
Электрической проводимостью называется величина, обратная сопротивлению, т. е. если сопротивление проводника будет R,
то проводимость будет -. Проводник с большим сопротивлением
К
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 смешивать со скоростью поступательного движения электронов при электрическом токе. Если скорость поступательного движения электронов всего несколько миллиметров в секунду, то скорость распространения электрического тока по проводникам равна скорости прохождения' света (300000 км в секунду).
12. Практические единицы электрических величин
Сила тока, текущего в замкнутой цепи, определяется количеством электричества, протекающего через поперечное сечение проводника за единицу времени. Силу тока измеряют в амперах. Сокращенным обозначением 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 серебра 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 производится 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 описаны в главе IX.
Для измерения силы тока необходимо, чтобы через амперметр проходил весь измеряемый ток, поэтому он включается последовательно с тем сопротивлением, в котором необходимо измерить силу тока (рис. 44). Для того чтобы при включении-амперметра сопротивление электрической цепи увеличивалось лишь незначительно,
37
внутреннее сопротивление прибора делается очень малым. Это выгодно и с точки зрения уменьшения потребления энергии в самом амперметре.
За единицу количества электричества принят ку'лон. Кулон есть количество электричества, протекающее через сечение проводника в течение одной секунды при силе тока в один ампер. Следовательно, если сила тока /, а время t, то число кулонов Q будет равно
Q = /•--.    (4)
Единицу количества электричества называют также ампер-секунда. Практически применяется более крупная единица, называемая ампер-час и равная 3600 ампер-секунд, или кулонов. Ампер-час (а-ч) есть количество электричества, протекающее через сечение проводника в течение одного часа при силе тока в один ампер.
Единицей сопротивления принят ом (обозначается греческой буквой омега - О 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. 43. Амперметр
Амперметр
Рис. 44, Схема включения амперметра
вое сечение в 1 мм2 при 0°С, при прохождении постоянного электрического тока.
Единица сопротивления в миллион раз большая, чем ом, носит название мегом и обозначается МО 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 электрического напряжения принят вольт. Эта единица названа з честь итальянского ученого Вольта. Под одним вольтом понимают такую э. д. с., которая вызывает в замкнутой цепи с полным сопротивлением в один ом электрический ток силой в один ампер. Сокращенное обозначение единицы 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, называемых вольтметрами (рис.45). Вольтметр включается параллель-
О!  D^L  •  ГЛЛ <			
JL  ^У (r) с -- га .-^о Т ---------	и	[ j	:м:
Рис. 45. Вольтметр
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 амперметров, и для отличия от амперметра на шкале прибора написан знак V или слово "вольт".
13. Закон Ома
Возьмем батарею элементов, составленную из трех последовательно 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 включим вторую такую же (рис. 47,11), т.е. тем самым увеличим сопротивление цепи, снова заметим показания приборов. Сила тока уменьшится - лампочки будут гореть тускло. Далее, включим одну лампочку на зажимы одного элемента (рис. 47, III). Вместе с уменьшением 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 пропорциональна сопротивлению всей цепи". Это закон Ома.
39
Следовательно, если обозначить силу тока через /, сопротивление всей цепи через R и э. д. с. через Е, то можно написать:
!-*L
R '
или
#1 + *0
(5)
(6)
где Rl - сопротивление внешней цепи, a R0 - внутреннее сопротивление генератора.
Закон Ома - один из важнейших законов электротехники - связывает основные величины электрической цепи: э. д. с., силу тока и сопротивление, позволяя находить при наличии двух измеренных приборами величин третью, неизвестную.
2     2
Рис. 47. Схема опытов для иллюстрации закона Ома:
1 - элементы; 2-пампы; 3 - рубильники; ? - амперметры; 6 - вольтметры
^з основного соотношения закона Ома можно сделать два вывода:
E = IR      (7)
и
Е
D ___
/
(8)
т.е.: 1) величина э. д. с. численно равна произведению значения силы тока на величину сопротивления и 2) значение сопротивления численно равно частному от деления величины э. д. с. на значение силы тока.
Однако необходимо отметить, что физический смысл имеет основное 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 изменения силы тока, точно так же, как и э. д. с. не зависит от изменения внешнего сопротивления и сопротивление не зависит от изменения э. д. с. источника энергии.
Закон Ома применим не только для замкнутой электрической цепи, но и для любого участка ее. Если рассмотреть только внешнюю часть цепи, т. е. напряжение на зажимах U, внешнее сопротивление R! и силу тока в цепи /, то можно сказать, что сила
.  .  40
тока пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Следовательно:
'-г
Зная закон Ома, можно всегда определить одну из трех величин, если известны две из них.
Например, при определенных значениях силы тока и сопротивления напряжение определяется по формуле:
U = JR19      (10)
что вытекает из соотношения закона Ома. Значит, величина напряжения численно равна произведению значения силы тока на величину сопротивления.
Аналогично при известных значениях напряжения и силы тока сопротивление определится по формуле:
*i=y-      (п>
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; /=0,5 а.
Решение. Согласно закону Ома (формула 11):
R -U-
К] - j-,
120 Я, = ~- = 240 ом.
vJ-O
Пример 2. Какой силы ток идет по проволокам электрической печки, еелв* сопротивление проволоки 20 ом и она включена под напряжение 120 в. Дано: U= 120 в; _?1Ч= 20 ом. Решение. Согласно закону Ома (формула 9):
г  U 12°  я 1=-К1 = Ж = 6а-
Пример 3. Сопротивление запала - 2,25 ом, сила тока, требуемая дл" взрыва, - 0,5 а. Определить, какое напряжение должно быть подведено к запалу. Дано: / = 0,5 a; #j = 2,25 ом. Решение. Согласно закону Ома (формула 10):
?/=//?-= 0,5-2,25 = 1Д2 в.
Задачи для самостоятельного решения
1. Электрическая лампа имеет сопротивление Rl и работает под. напряжением U. Определить силу тока / при соответствующих, значениях Ях и U согласно таблице I.
41
2. Электрический генератор развивает электродвижущую силу Е и дает в сеть ток силой /. Определить общее сопротивление R при любых значениях Е и / согласно таблице П.
3.  Сопротивление запала - Rlt сила тока, требуемая для взрыва,- 7. Определить, какое  напряжение должно быть подведено к запалу при значениях Rl и / согласно таблице III.
Таблица!    Таблица II    Таблиц а III
/?, в ом
U в в
30	120
50	220
70	440
100	120
150	220
240	440
400	120
600	220
Е в з	/ в а
115	10
230	15
	25
	30
	50
	100
	1 000
RI в ом '  I в а
1	0,5
1,1	1
1,5	5
2,25	
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:
/-Ui *•
где /?} - сопротивление данного участка электрической цепи. Отсюда ?/]_ = /-/?1. 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 сопротивления. Если взять электрическую цепь согласно рис. 48 и измерить вольтметром напряжение по мере удаления от электрического генератора, то можно заметить, что величина напряжения уменьшается. Это и называется падением напряжения в цепи. Величина падения напряжения на данном участке численно равна произведению из величин сопротивления участка на величину силы тока, протекающего по нему (формула 10). Опыт, проделанный в соответствии с рис. 48, показывает, что напряжение на зажимах генератора,
получающееся под действием его электродвижущей силы, распределяется по всей цепи и что на преодоление сопротивления проводников затрачивается часть напряжения.
Для наилучшего понимания физического смысла падения напряжения можно привести аналогию из гидравлики (рис. 49).
Если из бака (/) 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. Следовательно, давление воды изменяется от давления, измеряемого разно-
Рис. 49. Явление падения напряжения в гидравлике:
1 - бак; 2 - труоа; 3 - i;pati
стью уровней ае в начале трубы, до нуля в конце ее. Таким образом, давление воды вдоль трубы и дает аналогию с падением напряжения 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:
/:
ИЛИ
Яо + Я1 Е = /Д-+/Д0.
(12)
Произведение /Д0 называется падением напряжения внутри источника энергии, a IR1- падением напряжения во внешней цепи. Легко видеть, что падение напряжения во внешней цепи численно равно значению напряжения на зажимах источника энергии. Следовательно, э. д. с. источника энергии тратится на преодоление внутреннего и внешнего сопротивления цепи. Заменяя в формуле 12 обозначение падения напряжения во внешней цепи /Дг обозначением напряжения на зажимах U, получим:
E=U + IR0, 43
(13)
т. е. в замкнутой цепи электродвижущая сила Е больше напряжения на зажимах источника тока на величину падения напряжения внутри источника энергии /_R0.
Пример 4. Внутреннее сопротивление электрического генератора RQ =• = 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:
? = //?0-{-U = 20-0,15 +110 = 3+110 = 113 в.
При холостом ходе генератора, когда электрическая цепь разомкнута, сила тока равна нулю, и, следовательно, падение напряжения внутри источника тоже равно нулю. Значит, формула 13 примет вид:
E=U,      (14}
т. е. при разомкнутой внешней цепи напряжение на зажимах численно равно э. д. с. источника энергии.
Уменьшая сопротивление внешней цепи, мы в соответствии с законом Ома будем иметь увеличение силы тока. При увеличении силы тока будет увеличиваться падение напряжения внутри источника тока IR0, 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 источника 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 энергии. Это явление носит название короткого замыкания. В этом случае падение напряжения во внешней цепи или напряжение 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 = IR0. Отсюда
/=?-.
к"
В электротехнических установках явление короткого замыкания встречается, к сожалению, еще довольно часто и ведет к разного рода несчастным случаям: пожары зданий, порча электрических генераторов и т. д. Например, на рис. 50, а изображена замкнутая электрическая цепь для питания низковольтных ламп от аккумуляторной батареи. В нормальных условиях путь тока указан стрелками (+ 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 случае сила тока в цепи, по закону Ома, увеличится во много раз, так как сопротивление цепи уменьшилось и определяется лишь незначительным внутренним
сопротивлением аккумулятор-  _____1Н  /   I"
ной батареи и таким же не- ГГ ^~T
большим  сопротивлением •н ---'-2-
проводов.
Такая большая сила тока а может испортить аккумуляторную батарею. Еще более опасный случай изображен на рис. 51, когда, как говорят, закорочены зажимы аккумуляторной батареи и когда б сила тока будет определяться, по закону Ома, величиной э. д. с. и ничтожным внутренним сопротивлением батареи.
Случаи короткого замыкания могут быть и в практике эксплоатации подвижных электрических станций, когда, например, соединяются голые провода шестовой линии (рис. 52) вследствие провисания или наброски металлической проволоки. Такие случаи короткого замыкания выводят из строя подвижную электрическую станцию; время исправления последствий короткого замыкания зависит от серьезности аварии. Короткое замыкаыуе в сети может произойти и тогда, когда по незнанию тем или иным способом соединяют между собой два провода, идущих к любому приемнику, например лампе. Это соединение может произойти, если стукнуть по проводу, 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.
Место замыкания проводов
г НС. Ои.  а - электрнческая'цепь для питания низковольтных памп от аккумуляторной батареи; б - короткое замыкание в линии, питаемой от аккумуляторной батареи
Рис. 61. Короткое замыкание на зажимах батареи
C^^n?^%J2
Постоянная линия  ~г" ^    Шестовая  яиния
Рис. 52. Короткое замыкание в шестовой линии
45
Пример 5. Электрический генератор развивает э. д. с., равную 115 в; внутреннее сопротивление генератора равно 0,5 ом. Определить силу тока в цепи, напряжение на зажимах и падение напряжения внутри генератора при включении его на нагрузку 10 и 100 ом.
Дано: Е = 115 в; RD - 0,5 ом.
Решение. При R\ - 10 ом:
,_  Е   115
7- Ru + Rl = б^4Ло = 10'90*-
?/ = /_?,= 10,95-10 = 109,5 б. IR0 = E-U= 115 - 109,5 = 5,5 в. При -?!= 100 ом:
.  /=0,5+ 100 = Ь13а. 17=1,13.100 = 113 в. 7/?о = ?-?7=115-113 = 2 в/
Этот пример показывает, что при меньшем сопротивлении внешней 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, установленной опытным путем:
* = р|-.     ,  (15>
где R - искомое сопротивление в омах; I - длина провода в метрах;
5 - площадь поперечного сечения в квадратных миллиметрах; о - сопротивление провода, сделанного из того же материала, имеющего длину 1 м и площадь поперечного сечения 1 MMZ при температуре в 15° С.
Величина р носит название удельного сопротивления материала.
Формула 15 показывает, что сопротивление провода прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади поперечного 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 металлических проводников увеличивается" а угля и жидких проводников-уменьшается.
На основании опытных данных зависимость между сопротивлением проводника R2 при температуре t2 и сопротивлением jRx при температуре ^ выражается формулой:
K2 = /Ml.+ "(*2-*i)L
46
где а- температурный коэфициент, указанный в таблице IV дли различных материалов.
Влияние внешнего давления особенно сильно сказывается на сопротивлении металлических и угольных порошков, применяемых в аппаратах связи; сопротивление их уменьшается с повышением давления.
Значения удельных сопротивлений и температурных коэфициев-тов некоторых проводников приведены в таблице IV.
Таблица IV
Материал проводников	Удельное сопротивление 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(r) поперечном сечении 4 мм2.
Дано: / = 200 м; 5=4 лш-; р = 0,0175 ом. Решение. В соответствии с формулой 15:
Д = р.-1 = 0,0175 ~ = 0,875 ом. 6   4
Пример 7. Определить площадь поперечного сечения саперного проводника из меди, если известно, что сопротивление 1 км его равно 14 ом. Решение. В соответствии с формулой 15 имеем:
/? = Р-
I
или
*='•*=
0,0175-1000 14
= 1,25 лл-.
Задачи для самостоятельного решения Определить сопротивление проводов в соответствии с любыми" 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, диэлектрики) с точки зрения электронной теории строения вещества.
К проводникам относятся металлы, сплавы из металлов, ртуть, водные растворы солей и кислот, уголь, тело человека и животных, земля, раскаленные газы f и газы в специальном разрежении и др.; к изоляторам- фарфор, эбонит, стекло, слюда, воск, гуттаперча, парафин, шелк, смолы, янтарь, масло, все газы в нормальном состоянии, безвоздушное пространство, окружающий нас воздух в сухом и нормальном состоянии и др.
Проводимость различных материалов зависит от многих условий. Например: а) поверхность твердых изоляторов, как фарфор или стекло, становится проводящей от осевшей на нее влаги; б) эбонит под действием света покрывается со временем проводящей пленкой; в) газы стано-- вятся проводниками в раскаленном и в разреженном состоянии; г) чистая вода является хорошим проводником при наличии примесей (соль, кислота) и т. д.
Из краткого перечня проводников, приведенного выше, можно заметить, что земля и тело человека являются проводниками, и поэтому проводники, по которым идет
электрический ток, должны быть, как говорят, изолированы от земли, чтобы не было утечки тока. Состояние изоляции каждого устройства должно соответствовать условиям эксплоа-тации и обеспечиваться соответствующей конструкцией и качеством частей.
Проводники могут быть голые и изолированные. Голые проводники употребляются, например, в инженерных войсках, в шестовых линиях сильного тока (рис. 53) для передачи электрической энергии для освещения штабов и командных пунктов. Голый провод для шестовых линий применяется медный, отожженный, течением б мм2, диаметром 2,77 мм. Электрическое сопротивление
48
Рис. 53. Шестовая линия сильных токов: f-шест; 2 - траверс; 3-• изолятор; ? - провод
проводника - около 5 ом на 1000 м\ сопротивление на разрыв-- 21-25 кг на 1 мм2; вес 1 км провода - 54 кг.
Голые провода прокладываются на изоляторах (рис. 53). Например, для шестовых линий изоляторы изготовляются из литого карболита (рис. 54). Эта же изоляция употребляется для линий связи. Изолятор - одноюбочный, штыревого типа, с наружной прорезью и с заштампованной внутрь втулкой (1) (встречаются изоляторы и без втулки, с нарезкой по карболиту). Внешняя и внутренняя поверхности изолятора делаются гладкими, полированными, без трещин и зазубрин; нормально в гражданских условиях изоляторы применяются различной формы (рис. 55), обычно из фарфора и реже из стекла или бакелита. Голые провода делаются из меди, алюминия, железа и употребляются различных сечений, главным образом для наружных проводок на открытом воздухе или в сырых помещениях. Внутренняя проводка делается изолированными проводниками. Наружная проводка также делается часто изолированными проводниками специальных конструкций. Например, питание энергией при электрификации военно-инженерных работ происходит исключительно по изолированным (кабельным) 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 (/), из которых каждая имеет резиновую
Рис. 54. Карболитовый изолятор
Рис. 55, Фарфоровые изоляторы
изоляцию (2). Все три жилы находятся в резиновой опрессовке (3), покрытой сверху миткалевой лентой (4) и защитным слоем резины (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 которой находится прочная оплетка из бумаги или шелка. Обе жилы свиты вместе. Шнуры и провода прокладываются обычно на изоляторах-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 затем
Рис. 57.  Общий вид четырехжильного гибкого
кабеля  шлангового  типа для  присоединений
электроинструмента
Рис. 56.  Строение трех-жильного  шлангового кабеля:
i-медные жшгы; 2-резиновая изоляция; 3 - резина; 4 - миткалевая лента; 5 - резина^?
О	<5>
d~ (r)	В <л-
о	~~тэ
Рис. 58.  Прокладка проводов  на роликах
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. Зачищенные и скрученные концы жилы накладываются один на другой косым крестом. Затем, держа плоскогубцами или пальцами за середину проволоки, перекручивают сначала с одной стороны, потом с другой жилы проводников между собой так, чтобы они расходились 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 сросток (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 натягивают и обороты ведут, слегка заходя друг на друга, но не на-
50
gmtr*
3 Оголенная шила на конце проводника после одергивания изоляции
4 Зачистка типы обухом ножа до блесна
5. Закручивание жилы
6 Зачищенные концы проводников запала
f Накладывание проводников
8 Сращивание проводников
10 Готовый сросток
9. Изоляция проводника
Рис. 59. Приготовление сростков проводников
кладывая резиновой ленты ни на ленту проводника, ни на оплетку, а только лишь на резиновую изоляцию. Поверх резины
Металлическая шила (01,5мм] состоит из 7 медных проволочен
\
Резиновая изоляция
§ffi^ffi&^ff^%Wy%^ $$гЩ;;$!&ЁШ?&Ш&^^
Оплетка, пропитанная озокеритом (горный воск)
Рис. 60. Саперный проводник
накладывают прорезиненную ленту (липкую), заходя за края оплетки. Весь сросток должен быть по возможности плотным и одинаковой толщины с проводником.
1см  1см
W ч-2ш^- -*<
/. Зачистка тилы
2. Способ сращивания проводников
3. Сросток без изоляции
4. Готовый сросток
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 навертывается на другой в обратные стороны восемью плотными оборотами. При накручивании проволока удерживается плоскогубцами.
Рис. 62. Сросток медной проволоки
Электрическая сеть развернутой подвижной станции приведена на рис. 63. Подробности устройства электрических сетей, употребляемых в инженерном деле, будут указаны в главе XIII.
52
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
[о)  Электростанция      ая Распределительная коробка
<•>  Придорожный шест    (r)  Лампочка
.  Шест        - Кабельная линия
v - Шестовая линия
Рис. 63, Схема развернутой подвижной станции в населенноьГпункте
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
К,
-гТл r*% "-i Р-
/;
Рис. 64. Параллельное соединение сопротивлений:
1 - 5 - амперметры; Rt - Rt - 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
амперметрами 2, 3, 4 и 5, т. е.
*         / = /1 + /2 + /з + /4. (16)
Для ясного понимания этого процесса можно привести опять-таки аналогию из области гидравлики (рис. 65). Количество воды, притекающее к точке разветвления трубопровода, равно количеству воды, утекающему из нее.
Рис. 65. Гидравлическая аналогия '  Рис. 66. Последовательное параллельного соединения сопро-  соединение сопротивлении
тивлений
Соединение сопротивлений, указанное на рис. 64, называется параллельным, в отличие от последовательного, когда они соединяются одно за другим (рис. 66).
Пример 8. Определить силу тока / по схеме рис. 64, если сила тока в отдельных ветвях равна:
/! = 4 а; /2 = 3 а; 13= 10 а; /4 = 5 а. Решение. В соответствии с формулой 16:
/=/1 + /2 + /3 + /4 = 4 + 3+10 + 5-=22л.
. ' •  • •   '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 = п-/1:=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
/1	/2	/3
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.
R - -^1 + -^2 + Яз-
(17)
Пример 10. Определить общее сопротивление R электрической цепи по схеме рис. 66, если отдельные сопротивления соответственно равны:
/?! = 10 ом-, /?2 = 15 ом; /?3 = 40 ом. Решение. В соответствии с формулой 17:
# = -?i + #2 + /?3= 10+15 + 40 = 65 о*.
При  последовательном соединении сопротивлений сила тока, определяемая по закону Ома
1=и = и
"~"Я~~Д1 + К2 + Я8>
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:
/-=____^____
Д-Ч-Яа + Дв Отсюда
1/ = /Л1 + /Л2 + /Л3.      (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:
D  U 12° ЮЛ
R = ~Y = -г- = 120 ом.
Сопротивление саперного проводника длиной (в оба конца). 1 км равно 14 ом. Следовательно, все запалы могут иметь сопротивление
/?3 = 120 -14 = 106 ом.
Зная, что сопротивление одного запала в момент взрыва равно 2,25 ом получим
106
п - ^г= = 4/ запалов.
-....О
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 /. Значения U и / даны в таблице VII. Сопротивление 1 км саперного проводника-14 ом, сопротивление одного запала в момент взрыва - 2,25 ом.
Таблица VII
Напряжение в в	Длина магистрали в м
110	200
220	400
440	600
	1 000
	2 000
Если сопротивления соединены параллельно,, 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,
.U _ U т U 11 = -; /2 =-; /з - -• и т. д. Rl    R2  R5
Как же определить общее сопротивление цепи при параллельном соединении отдельных сопротивлений? Заменим мысленно все параллельные сопротивления одним, которое называется эквивалентным или общим сопротивлением цепи. Используя указанные выше: формулы, можно написать:
/ = /-+/- + /- + /,+ . . .,
*L=*L+L+L+!L+
R R^ R2 Rg,  R^ Сократив обе части равенства на общее напряжение, получим:
1=_L + _L + _L + _L+...,   (19>
jR RI  R2  J\3  R$
т. е. общая проводимость цепи равна сумме проводймостей отдельных ветвей. Общее значение сопротивления есть величина, обратная проводимости. Значит, чтобы найти общее эквивалентное сопротивление при параллельном соединении отдельных сопротивлений, надо сложить их проводимости и взять величину, обратную получившейся.
Пример 12. Найти общее сопротивление трех параллельно включенных ветвей с сопротивлением 5, 10 и 20 ом.
Решение. В соответствии с формулой 19:
1- l_j__li -l-JLj-lj-l-! R ~~Ri R2  #з~ 5 ">" 10 ~г 20 ~ 20 '
R = у == 2,86 ом.
В частности, если имеется два параллельно соединенных сопротивления (рис. 67), то получаем:
1=1.+1-
R  RI  RZ
и
д-^_^А_.      (20)
RI + ^2 57
Итак, в случае двух параллельных ветвей общее сопротивление разветвления равно частному от деления произведения сопротивлений ветвей на их сумму.
Пример 73. Найти общее сопротивление двух параллельных ветвей с сопроч тивлением 5 и 10 ом.
Решение. В соответствии с формулой 20: R
_ RrR2 _ 5-10 _50_
---  / ь  I  7"" ~~" Г*  I  ч Г\ ~~~ 1 г- --- O"<-/"J  l/*W*
#i + #2 5-(-10  15
Два приведенных примера показывают, что при параллельном соединении сопротивлений общее сопротивление цепи уменьшается
и получается всегда меньше меньшего из включенных сопротивлений.
Если требуется  практически уменьшить сопротивление какого-либо прибора, скажем в 10 раз, Рис. 67. Параллельное соединение  ТО ДЛЯ ЭТОЙ цели необходимо двух сопротивлений   включить параллельно к нему вто-
рое сопротивление величиной в х/9
сопротивления прибора. Такое сопротивление называется шунтом. В этом случае можно сказать, что 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 _  Rl'Rz
*i + -V
Здесь дано /? - 10 ом и R1 - 100 ом. Неизвестно Rz.
Я(/?1 + Я2) = ЯгЯ2, R-Rl + R-R2 = R1-R2,
R-R1 = R1-R2 - R-Rz=Rz(Ri - R\
R'
_  R-R1 _ 10-100
'Я--Я
1000 100-10 =-9о--^".П^.
т. е. действительно R2 в девять раз меньше /?j.
Пример 15. Ток силой 100 а разветвляется по двум параллельным ветвям с сопротивлением 5 и 15 ом. Найти силу тока в каждой ветви.
Решение.
Т - ^ .  Т - U •  11 - 115 '1 - п > '2 - г> > г - о>
!i = Bz
Rl  R^ '2  R!
т. е. силы токов, поступающих в отдельные ветви, обратно пропорциональны •сопротивлениям этих ветвей:
-1_
15
v. е.
-Y - 3 ^2-
58
Значит, надо разделить общую силу тока 100 а пропорционально частям 1 и 3, т. е.
/2 = 25 а и /! = 75 а.
Пример 16. Найти общее сопротивление двух параллельно включенных запалов, если сопротивление каждого из них в момент взрыва равно 2,25 ом. Решение. В соответствии с формулой 20 имеем:
Я =
_ Дг-?2 _ 2,25 • 2,25
2,252 _2,25_ Я-+Я2-2,25-f 2,25-2-2,25 ~ 2 ~ U  °M'
Пример 17. Найти общее сопротивление 65 электрических ламп, включенных параллельно в сеть подвижной электрической станции, если сопротивление каждой лампы равно 478 ом.
Решение. В соответствии с формулой 19 имеем:
1-JL+J_ + J_+ х ~ RI^RZ^R3^
1 -V
где п = 65.
1
478'
.-L + JL+
478^478^
+
1
478'
1  65  0  478  _0_ #=478; * =6Г = 7.3о о*.
Примеры 16 и 17 показывают, что в случае соединения параллельно одинаковых по величине сопротивлений общее сопротивление сети находится,как частное от деления значения одного сопротивления 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
Сопротивления паип
	-?!	R*	Яз
п	ом	ом	о м
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 смешанным. На рис. 68 приведено смешанное соединение шести сопротивлений.
При смешанном соединении сопротивления складываются в зависимости от способа соединения их на отдельных участках цепи. Для
59
случая, указанного на рис. 68, общее сопротивление определится следующим образом:
Д-^4--*2'*3
5 i ~-г
7?4-/?5-Я6
Д2 + Я3 Я4-Я5 + Д5-Яв + Я4-Явч
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 ом.
Решение. В данном случае имеем типичный пример смешанного соединения сопротивлений, когда сопротивление саперного проводника включено последовательно с параллельно включенными сопротивлениями запалов:
R
2,25
Я = У?пт> -f ^ = 14 + ^F = 14.37 ом.
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 OJM, 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
j^u_m_
*~ R- 14 в=й>/ °-
Зная, что для взрыва одного запала необходимо /х = 0,5 а, узнаем число запалов, используя формулу первого закона Кирхгофа:
8,7  ..
п - 7-v = 17 запалов. U, и
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
" = 2=f=l-"..
Сопротивление магистрали во всех случаях соединений запалов: #---, = 14-0,3 = 4,2 ом.
60
1) Последовательное соединение запалов. При последовательном соединении запалов сила тока в цепи должна быть не менее 1 а и, следовательно, общее сопротивление цепи
- = ?="" =120 в*
Сопротивление запалов с концевиками в 10 м будет:
Язап = К-Япр = 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
2,5
= 46 запалов.
2) Параллельное соединение запалов. Считая максимально необходимую силу тока на каждый запал равной 0,5 а, узнаем, что, по закону Кирхгофа, можно взорвать одновременно не более
- = ^rv = 20 запалов. п  0,5
Общее сопротивление подрывной цепи в этом случае будет Я=Япр + -^ = 4,2 + ^ = 4,325о*.
3) Смешанное  соединение запалов.  Считая необходимую силу тока в каждой группе в 1 а, можно включить одновременно
-r-z = Ю групп (сопротивление их должно -быть одинаково).
1,и
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 _
?г-г - 31 запал.
2,0
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  _
То = 5 ож.
61
Общее сопротивление подрывной цепи:
Я = 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.
14
Задачи для самостоятельного решения
Определить, сколько можно соединить для взрыва запалов, если генератор имеет напряжение U в и может дать / а, при последовательном, параллельном и смешанном соединении их на магистрали длиной в / м. Значения U, I и / даны в таблице IX.
Таблица IX
Напряжение U в в	Сипа тока / в а	Длина магистрали 1 в м
110	5	100
220	10	150
	15	200
	20	250
	25	300
		350
- 20. Второй закон Кирхгофа
"В замкнутой электрической цепи а л гебраическая с у м-
ма  электродвижущих
сил равна сумме падении напряже-ни,я" (второй закон Кирхгофа). При этом для определения знаков слагаемых необходимо электрические токи и э. д. с., совпадающие с направлением обхода, считать положительными, имеющие противоположное направление - отрицательными. Направление обхода выбирается произвольно.
Пример
к рис. 69.
21. Применим закон Кирхгофа
Е1 = 7- гг -f ir,  - ?2 = - /10 - /2 гъ
или
Рис. 69.  Электрическая цепь
Е2 = i1r1 + /2 г2.
21. Реостаты
Реостатом называется прибор, обладающий некоторым сопротивлением, которое можно изменять в необходимых пределах. Реостат вводится в электрическую цепь чаще всего для регулирования силы тока. Известны следующие типы реостатов: металлические, 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 (1), сделанного из изолирующего материала, укрепленного на двух металлических стойках (2}. На цилиндр намотана проволока (3) из материала с большим удельным сопротивлением (сплавы металлов - никелин, манганин,,, нихром и др.).
s-s>e 4
Рис. 70. Реостат со скользящим контактом:
1 - цилиндр; 2 - металлические  стойки; 3 - прово-пока; 4 - ползунок; 5,  6 - клеммы; 7 - металлический стержень; 8 - ручка; 9 - пучки латунных полосок; 10 - изоляционный кружок
Материал с большим удельным сопротивлением берется для Torov чтобы иметь наибольшее общее сопротивление при данных габаритных размерах реостата. Хотя витки проволоки вплотную прижаты друг к другу, но контакта между ними нет, так как применяется проволока, покрытая изолирующим слоем, или из искусственно нанесенного вещества (например эмали), или из естественно образующейся^ окиси, которая еще усиливается при сильном нагревании проволоки 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 (1), 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 обмотке 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 напряжении.
На подвижных электрических станциях, имеющихся в инженерных 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 осветительная 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 сопротивлением 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- в батареи с зарядной силой тока 7-11 а	Для шести последовательно включенных 12-8 батарей	Начиная с одной 5-8 батареи о зарядной силой тока 2,5 а	80-8 батарея с зарядной силой тока в 0,6 а
Максимальная сила тока в а.	И	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 м . . .	108	35	СО	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 намоткой доводят до тёмнокрасного 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, направляющий 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 подобного 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:
" - трубка; 2 - проволока; 3 -хомутик; 4 - ползунок; 5-бусы; б - винт; 7 - щетка; S'-направляющий стержень ползунка; 9 - стойка; 10 - продольная ось, закрепляющая главные части реостата; 11 - втулка; IS - ручка ползунка; 13 - наконечник для
провода; и - переключатель
Рис. 72. Схема рычажного реостата
Рис. 73. Рычажный реостат
5 Электротехнические  средства
i  ;	с :	С }	: j	:  j	r J	г ;
;
На оис 74 изображена схема соединений лампового реостата. Как видно, лампы включаются параллельно, и таким образом, в соответствии с законами параллельного соединения сопротивлении, можно менять общее сопротивление реостата, включая разное число
ламп. Общее включение рео-
г ------1     стата производится выклю-
чателем (2). Общий вид лампового реостата, употреблявшегося на подвижных станциях во время первой мировой империалистической войны, изображен на рис. 75.
Принцип работы жидкостного реостата (рис. 76} заключается в изменении сопротивления столба жидкости, включенного последова-
Рис. 74. Схема соединений лампового реостата:
2 - пампы; 2 - выключатель;  3- клеммы; предохранитель
тельно в электрическую цепь, путем погружения в жидкость металлической пластинки_ (2), к которой подведен электрический ток через клеммы (4). обычно слабый раствор соли.
В качестве жидкости употребляется
Рис. 75. Общий вид лампового реостата
Принцип действия угольного реостата (рис. 77) основан на изменении сопротивления путем сжатия угольных пластинок, положенных одна на другую в изоляционных направляющих. Например, при большом сжатии сопротивление реостата уменьшается и, наоборот, при меньшем сжатии - увеличивается.
66
Реостаты можно включать в цепь последовательной параллельно. 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 в этом случае сопротивление проволоки
изменяется прямо пропорционально ее длине, т. е. числу витков. При параллельном соединении реостата к участку электрической цепи общее сопротивление уменьшается тем заметнее, чем меньшее число витков проволоки реоста-
32 13
i
ШУУЛ.УШ I
Рис. 76. Жидкостный реостат:
1 - металлический сосуд; 2-
металлическая пластина; 3 -
жидкость; 4 - клеммы
Рис. 77. Схема угольного реостата:
1 - ящик из изоляционного материала; 2 - угольные  пластинки;  3 - металлические  контакты; 4 - винтообразный деревянный стержень
та введено в цепь, так как в этом случае общее сопротивление получается, как известно, меньше меньшего из включенных параллельно сопротивлений.
22. Работа и мощность электрического тока
Мы уже знаем, что электрический ток, проходя по проводнику, может совершать работу. Электрические двигатели приводят в движение различные станки, метро, трамваи и пр. Электрический ток, проходя по нити электрической лампы, нагревает ее. Словом, при различных проявлениях электрического тока наблюдается превращение электрической энергии в другие виды энергии - сила, свет, тепло.
Работа А, производимая электрическим током, пропорциональна: 1) силе тока /, 2) напряжению на зажимах U и 3) времени прохождения тока t.
Следовательно,
A=IUt,      (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, напряжение 1 б и время 1 сек., то работа будет измеряться ватт-секундой (вт-с). Это и есть единица работы, но та< 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 = 36№ вт-с. Практически, однако, пользуются еще более крупными единицами: 1 гектоватт-час (гвт-ч) - 1№ вт-ч или 1 киловатт-час (квт-ч) = 1 000 вт-ч.
Пример 22. Электрическая лампочка горит под напряжением 120 б и потребляет 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:
Р^=<-^1=,.и.    (22)
Мощность, развиваемая электрическим током, определяется произведением силы тока на величину напряжения на зажимах данного 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 мощности: 1 гектоватт (г<?т)=100 вт; 1 киловатт (лгб/тг) = 1 000 вт; 1 мегаватт (мгвт) = 100000 вт.
Как известно, механическую мощность измеряют килограммометрами в 1 сек. или в лошадиных силах. 1 л. с. = 75 кгм]сек.
Для того' чтобы иметь возможность переходить от механической мощности к электрической, надо знать, что 1 л. с. = 736 вт, или 0,736 кет; 1 л:б/я=1,36 л. с.
Мощность, развиваемая источником энергии, определяется формулой:
P - E-I,
где Е - э. д. с. источника энергии.
Как уже нам известно, э. д. с. источника тока покрывает внутреннее падение напряжения и напряжение на зажимах. Следовательно,
Р = Е/= (/Д0 + /Д-) / = (1/о + U)I=IU0 + Ш.
Мощность, определяемую произведением IU, расходуемую в(r) внешней цепи, называют полезной мощностью. Отношение полезной мощности к полной называется коэфициентом полезного действия источника энергии. Коэфициент полезного действия (к. п. д.) обозначается буквой греческого алфавита ч\ (эта).
•4  =  :---------.
Р
Пример 23. Определить мощность, отдаваемую электрическим генератором, напряжение которого равно 230 б, а сила тока-100 а. Решение. В соответствии с формулой 22:
Р = Ш= 100-230 =23000 em = 23 кет. 68
В осветительную сеть военного городка включено /гх ламп по 1 000 вт, пг ламп по 500 вт, /г3 ламп по 200 вт и я4 ламп по 25 вт. Определить силу тока, которая должна подводиться к осветительной сети при напряжении в сети 220 в и количествах ламп, указанных в таблице XI.
Таблица XI
Количество электрических ламп
1 000-в/га |  500-в/ге		200-вот	25-з/и
nt	П2	П3	"1
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 расплавляет. 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 электрического тока, зависит от силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока.
Русский физик Ленц и англичанин Джоуль опытным путем определили, что количество теплоты, выделяемое электрическим током при прохождении по проводнику, пропорционально: 1) квадрату силы тока /, 2) сопротивлению проводника R и 3) времени прохождения 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 калориях, 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 электрические печи, прожекторы с вольтовой дугой, плавкие предохранители 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 накаливания, так как они работают целиком на принципе теплового излучения твердых тел (нитей), нагретых электрическим током до температуры яркого свечения. В качестве материала для нити (/) электрической лампы накаливания наилучшим оказался вольфрам. Почти все существующие в настоящее время лампы имеют вольфрамовый волосок, накаливающийся либо в пустоте, либо в атмосфере инертного в отношении вольфрама газа (азот, аргон). Колба или баллон (2) лампы, в котором помещена нить, делается из прозрачного, бесцветного и свободного от трещин, камней, пятен и резко заметных свилей стекла. Необходимость помещения нити в колбу вызывается тем, что накаленная нить в воздухе моментально сгорела бы. Нить лампы под-
Рис. 78. Лампа
накаливания: "
1 - нить пампы; 2 - баллон; 3 - цоколь; 4-основание цоколя
Рис. 79. Цоколь
Эдиссона:
1 - металлическая контактная  винтовая поверхность; 2- контактное основание; 3 - фарфор
Рис. 80. Патрон Эдиссона:
1-нарезка для ввинчивания патрона; 2- контактная метап-лическ^я часть; 3 - изоляционная подставка
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 Эдиссона (рис. 79) состоит из двух металлических контактных поверхностей - винтовой (/) и основания (2), изолированных друг от друга фарфором (3) или гипсом. Винтовая поверхность имеет на себе нарезку 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 (/) расположены рядом на нижней части фарфора (2) цоколя. Этим поверхностям 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 поверхности; 2- фарфор; 3 - шипы
Рис. 82. Схема патрона Свана:
1 - вырез для шипа; 2- контактная поверхность
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; Свана
2 - патрон
Рис. 84. Лампа, применяемая для освещения командных пунктов (в 10 и 15 м. се.)
Обычно электрические лампы накаливания употребляются с рефлекторами или арматурой. Назначение этих приборов: 1) предохранение ламп от действия ветра, влаги, пыли, механических ударов; 2) перераспределение светового потока лампы в желательном направлении и 3) защита глаз работающих людей от ослепления 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 различных технических целей. Изготовляется целый ряд нагревательных 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 - гпубокоизлучатель; 3 - для наружного освещения; 4-"Универсапь"
нагреваясь при прохождении электрического тока, она нагревает самый прибор или его содержимое. На рис. 86 изображен электрический паяльник, нагреваемый электрическим током, идущим по катушке проволоки, которая находится внутри паяльника. Паяльник потребляет от 100 до 280 вт.
Рис. 86. Электропаяльник
Рис. 87. Нагревательный^реб-ристый чугунный элемент
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 указывается рабочее напряжение в вольтах и потребляемая ими электрическая 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 выделяется 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
з г
Рис. 88. Предохранители:
1 - пробковый предохранитель; 0 - 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 предохранителями (рис. 88).
л? -- е.*		
		
?		и|
		
		
Ё	; __ j	Щ
		
F		л!
Рис. 89. Пробка:
1 - нарезка; 2 - контакт; 3 - фарфор; 4 - плавкая проволока; Б - металлическая часть
Рис. 90. Плавкая вставка
Так называемый "плавкий" предохранитель состоит из тонкой свинцовой, медной или серебряной проволоки, включенной в рассечку провода. При протекании большой силы тока эта проволока начинает особенно сильно нагреваться, затем расплавляется и прерывает 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:
---=-.• g i.  i a/MM%.
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 я?
Решение. В соответствии с формулой 24:
<? = 0,24 VRt = 0,24-6-.20-2-60 = 0,24-36-20-120 = 20436 мал. калорий -,
Задали для самостоятельного решения
Определить, какое количество тепла выделится током в нагреваемом теле с сопротивлением Я в течение t минут, если сила тока в этом приборе равна /. Значения /, R и t даны в таблице XII.
Таблица XII
R в ом	t в мин.	/ 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 воды нагреть на 1° С. Большая калория равна 1 000 малых калорий.
24. Гальванические элементы
Электрический ток, проходя по какому-либо жидкому проводнику (электролиту), например по раствору любой соли, разлагает его на две части. Явление химического разложения электролита называется электролизом; пластинки, опущенные в электролит, к которым подводится напряжение, называются электродами. Электрод, соединенный с положительным полюсом электрического генера-   г-нЬШ тора, называется анодом, а электрод,    Стт соединенный с отрицательным полюсом генератора, - катодом (рис. 91).
Объяснение явления электролиза состоит в том, что электрический ток .Янод-в жидких проводниках представляет собой не упорядоченное движение свободных электронов, как это происходит в металлах, а два противоположно направленных потока положительно и отрицательно заряженных ионов.
Ионом называется атом, потерявший или получивший один или несколько электронов и потому переставший быть электрически нейтральным.
Ионизация атомов происходит в тот момент, когда при растворении вещества его молекулы под влиянием молекул воды распадаются на составные части. При распадении молекул электроны распределяются неравномерно. Те атомы и группы атомов, у которых 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 электродами отлагают на последних свои химические вещества. Известно, что тела, заряженные одноименным электричеством, взаимно отталкиваются, а заряженные разноименным электричеством - взаимно
75
_-У?~~ |-_-ЯашЭ
^Электролит Рис. 91. Электролиз
притягиваются. Следовательно, при электролизе на катоде должны выделяться положительно заряженные ионы, а на аноде-отрицательно заряженные. Этим и объясняется наличие двух потоков ионов.
Процесс электролиза весьма широко используется в производстве 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 прохождении 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 химическую, то, естественно, возникает вопрос, нельзя ли создать и обратный 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 положил 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 балкона 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 электрического тока, в котором химическая энергия превращалась в электрическую. Такой источник электрической энергии, состоящий из двух металлических пластинок, помещенных в кислоту, был назван в честь ученого Гальвани гальваническим элементом. Следовательно, гальванический элемент - химический источник электрической 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 гальванический элемент, и все эти элементы были соединены последовательно 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  ' •- ' • •-• '•'•.;*•'•
Во время прохождения электрического тока по элементу цинковая пластинка начинает растворяться, а медная не изменяется. Значит, причиной появления электродвижущей силы служит растворение цинка в растворе серной кислоты. Следовательно, можно сделать вывод, что электродвижущая сила развивается в гальваническом 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 гальванического элемента зависит только от материала электродов и химического состава -электролита и не зависит от размеров отдельных частей элемента, количества налитой в элемент жидкости, а также от крепости раствора. В частности, величина электродвижущей силы элемента Вольта равняется приблизительно 1 в.
Электрический ток, получаемый от гальванических элементов, есть ток постоянный, и к
нему относятся все законы, которые были рассмотрены в главе П.

Рис. 92. Элемент Вольта:
Си - медная ппасти-
Электродвижущая сила элемента будет рас- ппас^ина- цшюва- ходоваться  на преодоление внутреннего сопро- серная кислота4 тивления и сопротивления внешней цепи, т. е. будет поддерживать напряжение на зажимах элемента и покрывать падение напряжения внутри элемента.
E=U0 + U,
где Е - электродвижущая сила элемента; UQ - падение напряжения внутри элемента; U - напряжение на зажимах элемента.
U0 = Ir0,
где /-сила тока;
г0 - внутреннее сопротивление элемента. Сила тока, по закону Ома, для замкнутой цепи будет равна
r-i-R'
где R - сопротивление  всей  цепи  и  равно  сумме  внутреннего и внешнего сопротивлений.
K-=r04-Ki.
где R! - внешнее сопротивление.
Следовательно, величинами, характеризующими данный элемент, являются величина его электродвижущей силы и величина внутреннего сопротивления. Сила тока есть величина производная, зависящая 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 простейший элемент Вольта (рис. 92) замкнуть на внешнее сопротивление, то можно заметить, что с течением времени сила тока будет постепенно уменьшаться. Это уменьшение силы тока объясняется явлением поляризации электродов, происходящим внутри элемента. Как уже известно, электрический ток в жидких проводниках сопровождается явлением электролиза, причем водород, выделяясь на медном электроде, постепенно покрывает его поверхность. При этом процессе замечаются два явления: 1) увеличение внутреннего сопротивления элемента вследствие плохой проводимости водорода и
Рис. 93. Графическое
изображение элементов
и аккумуляторов
J	\-{	Г- '	^- \	i ЧННН-^
-	р--^			
/ -
Рис. 94. Поляризация элементов:
1 - сосуд; 2, 3 - электроды
2) уменьшение электродвижущей силы элемента за счет возникновения противоположно направленной по отношению к электродвижущей силе элемента электродвижущей силы поляризации.
Процесс появления электродвижущей силы поляризации4 можно объяснить на следующем опыте. Если в сосуд (/) (рис. 94) со слабым 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 появления э. д. с. поляризации наблюдается и в гальванических элементах.
Для уничтожения явления поляризации в гальванических элементах принимаются специальные меры, которые сводятся к тому, что электроды, подвергающиеся поляризации, окружают особым веществом, которое содержит большое количество кислорода и которое легко вступает в соединение с водородом. Эти вещества, препятствующие поляризации, называются деполяризаторами,
78
Медь
Цинк
а самый процесс, препятствующий поляризации, носит название деполяризации 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 медного купороса.
Конструкция элемента изображена на рис. 95. В стеклянную, обычно круглой формы банку с десятипроцентным раствором серной кислоты погружен цинковый электрод, изготовленный в виде цилиндра. Внутри цинкового электрода размещается сосуд из пористой 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 элемента 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 кислоты при прохождении электрического тока водород, перемещаясь к медному электроду, проходя через поры
глиняного сосуда, вступает в соединение с медным купоросом, 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 необходимо добавлять в него кристаллы медного купороса. Источником 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 обработке 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).
26.  Элемент Лекланше
В гальваническом элементе Лекланше (рис. 96), названном в честь изобретателя, электродами служат цинк и уголь, электролитом - раствор нашатыря и деполяризатором - перекись марганца. Положительным электродом (анодом) является уголь, а отрицательным;
79
Глиняный сосуд с растеорш медного купороса
Раствор серной: кислоты
Рис. 95. Элемент Даниэля
(катодом) - цинк. Цинковый электрод изготовляется в виде цилиндрической 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 перекиси марганца; подобная пластина называется агломератом. Для устранения возможности внутреннего соединения между цинковой палочкой и пластиной агломерата они разделяются фарфоровой или деревянной прокладкой.
Электродвижущая сила элемента Лекланше -1,45 в, внутреннее 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 цинком, переводит его в хлористый цинк; эта реакция и является источником энергии в данном элементе. Освобождающийся водород поглощается перекисью марганца. Несмотря на наличие деполяризатора, элемент Лекланше при длительной работе поляризуется, т. е. его з 1ектродвижущая сила уменьшается, а внутреннее сопротивление увеличивается. Однако при размыкании электрической цепи величина электродвижущей силы быстро восстанавливается, элемент как бы "отдыхает". Следовательно, элемент Лекланше не годится для уста-новокс длительным рабочим режимом, но удобен для работы при непродолжительном режиме.
В войсковой практике находят применение элементы, изготовленные 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 соединенный 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    /......
Рис. 96. Элемент Лекланше:
i - угопь; 2 - цинк; 3 - нашатырь; 4-агломерат; 5-сосуд; 6-прокладка
не выдерживает длительного хранения на складах, саморазряжается или высыхает.
Водоналивной гальванический элемент состоит, подобно сухому, из картонной пропарафинированной коробки четырехгранной формы, в которую вложена такой же формы цинковая коробка. На дно цинковой коробки положен лист пропарафиниро-ванного картона, а затем вставлен угольный стержень, заключенный в холщевой мешочек, заполненный смесью перекиси марганца и кокса.
Пространство между мешочком и цинком заполнено древесными опилками, перемешанными с сухим нашатырем. Поверх опилок наложен 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 химической реакции, происходящей внутри элемента под действием раствора нашатыря. К электродам элемента припаиваются выводные изолированные проводники или зажимы. Уголь, как всегда, дает положительный полюс, а цинк - отрицательный.
Чтобы подготовить элемент к действию, его надо зарядить. Для этого, прочистив предварительно 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 препятствующей самозарядке элемента. Вливать воду еле- рованны^ка^он^б*-
Рис. 97.  Сухой элемент:
i - цинковая коробка; S - угольный стержень; 3 - электролит; 4-агпо-
з а жимы
дует до тех пор, пока она не перестанет опускаться в 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 б часов после этого элемент может быть поставлен на работу.
Процессы, происходящие внутри элемента, аналогичны с описанными для элемента Лекланше.
Сухоналивной элемент отличается от водоналивного тем, что заполнен чистыми древесными опилками. При зарядке он заливается не водой, а заранее заготовленным раствором нашатыря. Электролит наливается в элемент перед его использованием.
Гальванические элементы необходимо хранить в сухих отапливаемых помещениях при температуре не ниже 0°.
Q  Электротехнические средства
81
27. Включение элементов в батареи
Несколько элементов, соединенных в группу, образуют батарею элементов. При последовательном соединении нескольких элементов общая величина электродвижущей силы батареи равна сумме электродвижущих сил отдельных элементов. При последовательном соединении нескольких элементов в батарею общее внутреннее сопротивление батареи равняется сумме внутренних сопротивлений всех элементов. В случае последовательного соединения в батарею одинаковых гальванических элементов общая величина электродвижущей силы батареи и величина внутреннего сопротивления ее будут в п раз больше соответствующих значений для одного элемента, т. е. пЕ^ и яг0, где Ег - электро-+       движущая сила одного эле-
мента, а гй - его внутреннее сопротивление. В этом случае при включении батарей на внешнее сопротивление Rl сил? тока батареи определится по формуле:
*ННИНМ-
т__
пЕ1
(25)
Я, JlJT-TLTLrLTL
ПГ0 + /?!
Полагая, что наивыгоднейшее соединение элементов Рис. 98. Последовательное соединение эле- в батареи -ЭТО такое соеди-ментов     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 сопротивления значительно больше внутреннего сопротивления батареи.
Пример 1. Определить силу тока в замкнутой электрической цепи, состоящей из батареи в шесть одинаковых последовательно соединенных гальванических элементов и внешнего сопротивления 85,2 ом (рис. 98, схема). Электродвижущая сила одного элемента-1,45 в, а внутреннее сопротивление - 0,3 ом,
Решение:
1.  Электродвижущая сила батареи:
?б = п?- = 6-1,45 = 8,7в.
2. Внутреннее сопротивление батареи:
'общ =лг0 = 6-0,3 = 1,8 ом.
3. Общее сопротивление замкнутой электрической сети:
R = nr0-}-R1 = 1,8 + 85,2 = 87 ом.
4. Сила тока в цепи, по закону Ома:
87
s; 82
Т - ~°  _ -^ - П 1 /т
7-1Г~ 87-°'1а>
Задачи для  самостоятельного решения
Определить силу тока в замкнутой электрической цепи, состо-" ящей из п последовательно соединенных одинаковых гальванических элементов и внешнего сопротивления Я-. Значения - п, Rlt ?*!, г0, где El и г0 соответственно электродвижущая сила и внутреннее сопротивление одного элемента, следует взять любые из таблицы XIII.
Таблица XIII
п	#! В ОМ	EI В в	/•0 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 электрической энергии в виде гальванических элементов в так называемых карманных фонарях. Здесь применяется батарея из трех последовательно соединенных сухих гальванических элементов. 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 гальванических элементов электродвижущая сила батареи будет равна электродвижущей силе одного элемента, но внутреннее сопротивление батареи уменьшается в -т раз, где т - число элементов, включенных параллельно.
Необходимо отметить, что включать параллельно гальванические элементы с разными электродвижущими силами не следует, так как при этом появятся электрические токи между элементами, 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 включении ее на внешнее сопротивление R1 определяется по формуле:
-_  EI
7Г + *1
(26)
т
где Е1 - электродвижущая сила элемента; г0 - внутреннее сопротивление элемента;
т - число одинаковых элементов, включенных на параллельную работу; RI - внешнее сопротивление.
6*       83
Пример 2. Определить силу тока в замкнутой электрической цепи, состоящей из батареи в шесть одинаковых параллельно соединенных гальванических элементов и внешнего сопротивления 0,13 ом (рис. 99, схема). Электродвижущая сила одного элемента 1,1 в, а внутреннее сопротивление - 1 ом.
Рис. 99. Параллельное соединение элементов
Решение. мулой 26:
В  соответствии с  фор-
1Д -U-47* - Р - 3,7 а.
-6- + 0.13
Рассматривая формулу 26 с точки зрения наивыгоднейшего типа соединений элементов в батарею, видно, что параллельное соединение гальванических элементов хорошо применять в тех случаях, когда внешнее сопротивление цепи очень мало.
Задачи для самостоятельного решения
Определить силу тока в замкнутой электрической цепи, состоящей из батареи в т параллельно соединенных гальванических элементов и при наличии внешнего сопротивления Rv
Электродвижущая сила элемента - ?-, а внутреннее сопротивление- г". Значения т, R±, E1 и г0 можно взять любые из таблицы XIV.
Таблица XIV
т в шт.	R! В ОМ	EI В в	/•" 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 гальванических элементов в батареи - это смешанное соединение, когда можно подобрать элементы в группы так, что внутреннее сопротивление батареи будет примерно равно внешнему сопротивлению.
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:
,_ n-Ei пг.
+ RI
(27)
т
где ?\ - электродвижущая сила одного элемента;
п - число элементов, соединенных последовательно в группу; т - число групп, включенных параллельно; /*0 - внутреннее сопротивление одного элемента; R! - 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 будем иметь:           * , , ,
3-1,4  4,2 а    ^Щ\
- • - 2,4 а.
Т __
0,5-3
+ 1
1,75
Задачи для самостоятельного решения
Батарея из т групп по п последова- Рис. 100. Смешанное со-тельно соединенных гальванических элемен-  единение элементов тов включена на сопротивление R^. Определить силу тока в цепи, если э. д. с.  одного элемента - Ev a внутреннее сопротивление его - г0. Данные взять любые из таблицы XV.
Таблица XV
т групп	п шт.	R! В ОМ	?i В 8	-" 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, состоят из пары электродов, опущенных в электролит. Аккумуляторы сами электрической энергии не производят и могут лишь собирать и запасать (аккумулировать) ее. Назначение аккумулятора - собирать электрическую энергию, превращать ее в химическую и отдавать обратно в форме электрической.
Аккумулятор нуждается в зарядке от постороннего электрического 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 поляризации 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 выделяться кислород, окисляющий поверхность пластины; на другой же пластине, соединенной с отрицательным полюсом, будет выделяться водород; последний частью поглощается этой пластиной, и если она была покрыта окисью, то раскисляет последнюю, превратив ее в металлический свинец ("губчатый свинец"), а часть водорода 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 направлении 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 последним, образует воду; поверхность пластины постепенно раскисляется; кислород же воздействует на другую пластину и понемногу 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 называемые щелочные аккумуляторы с железо-никелевыми пластинами. Подробнее о конструктивном выполнении обоих типов аккумуляторов будет сказано дальше, а сейчас необходимо остановиться на рассмотрении основных величин, характеризующих аккумулятор как электрический генератор.
Химический процесс, происходящий в кислотном аккумуляторе, следующий:
Разряд: положительная пластина -
РЬО2 + H2S04 + 2Н = PbSO4 + 2Н2О; отрицательная пластина -
Pb + SO4 = PbSO4. Заряд: положительная пластина -
PbSO4 + S04 -f 2H2O = PbO2 + 2H2SO4; отрицательная пластина -
PbS04 + 2Н == Pb + H2SO4.
Аккумуляторы характеризуются, как и гальванические элементы, величиной э. д. с. и внутреннего сопротивления. Однако необходимо заметить, что величина внутреннего сопротивления аккумуля-
торов имеет весьма малое значение, обычно не превышающее десятых 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.
0р = /р"-У,     (28)
где Qp - разрядная емкость в ампер-часах; /р - сила разрядного тока в амперах; tv -- время разряда в часах.
Если рассматривать процесс заряда, то количество электричества, которое необходимо затратить для заряда аккумулятора, [называется его зарядной емкостью.
Qs=/a^3,       (29)
где Q3 - зарядная емкость в ампер-часах; /з - сила зарядного тока в амперах; 4 - время заряда в часах.
Разрядная емкость всегда меньше зарядной. Отношение разрядной емкости к зарядной называется отдачей аккумулятора и обозначается буквой ?]к.
Ъ=>-!Р-       (30)
Чз
Электрическая емкость аккумуляторов зависит от количества активной массы на пластинах электродов, т. е. от количества кислорода, запасаемого положительными пластинами, а отчасти и от степени разрыхленности отрицательных пластин. Емкость аккумулятора зависит также от режима разряда.
Коэфициентом полезного действия аккумулятора называется отношение работы, отданной аккумулятором при разряде, к работе, затраченной во время заряда:
4 =  ----L--=/"-Lr-'-fy.    (ЭЙ
Аз   /з-^з-4     1  ^
Соединение аккумуляторов в батареи производится точно таким же образом, как и гальванических элементов (рис. 98-100).
Обозначение аккумуляторов на чертежах и схемах также подобно 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 соединение, то для увеличения емкости стараются увеличить поверхность пластин, не нарушая, однако, прочности их. Кроме того, производят так называемое формование пластин. Процесс формовки заключается в том, что аккумуляторы заряжают и разряжают несколько десятков раз - при этом пластины как бы разрыхляются; окиси проникают уже на большую глубину пластины, и емкость 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, увеличивают их число, помещая положительные 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 коробится вследствие своей специфической
______^\ конструкции. Таким образом, в кислотном
Г--.    аккумуляторе отрицательных пластин всег-
+ |__   ^-=- да на одну больше, чем положительных.
1  "^   Сосуды, куда помещаются пластины и
*•**-.______ J раствор кислоты, должны быть, естественно, кислотоупорны, а потому выполняются из стекла, эбонита или дерева, выложенного внутри свинцом. Пластины размещаются 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, эбонита и т. п.
Электролитом, как уже известно, служит раствор серной кислоты, 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 электролите уменьшается, так же как и плотность раствора; при заряде, наоборот, кислота возвращается в раствор, и его плотность повышается.
Необходимо помнить, что при разряде ток внутри аккумулятора идет от минуса РЬ к плюсу РЬО2, а при заряде - в обратном направлении. Внутреннее сопротивление кислотных аккумуляторов очень незначительно - тысячные доли ома.
Рис. 101. Соединение пластин аккумуляторов
Электродвижущая сила заряженного аккумулятора в среднем: равна 2-2,1 в. В начале разряда напряжение на зажимах аккумулятора 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 б 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 б,, во избежание порчи пластин, которые могут покрыться белым налетом сернокислого свинца (сульфатация пластин). Плотность электролита, как уже указывалось выше, понижается примерно до 22° Бомэ,
в 2.0 /,в "D  1,6 V-4 1 12 $ Ю 0,8 0.6										
										
			За	$	*--•	^-"				
	f	-• -	..- •*							
	^			Р	<7?	??,	1			
						"*•*		->		
										
										
	0123456789 Часы									
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 некоторой предельной величины, пластины его от нагревания могут покоробиться 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 получили 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 Юнгнера. Пластины выделываются в виде железных решеток, имеющих сетчатые никелированные карманы, заполняемые активной массой. Для заполнения положительных пластин применяется масса, состоящая из водной окиси никеля с прибавлением для увеличения
,А
5г 6в 56 5а
Пробно
блок
MUHVCOeblU
U
Рис. 103. Устройство щелочного аккумулятора:
.А. 1 - сосуд железный; 2 - пластины плюсовые; 3 - пластины минусовые; 4 - пробка; 4а - трубка резиновая; 4.6 - кольцо резиновое; 6- борн плюсовый; 5а - гайка; 66 - колпачок металлический; бе - сальник; 5г - шайба фасопная; б- борн минусовый; За - шайба; 65 - колпачок эбонитовый; бе - сальник; 6г - шайба эбонитовая; 6д - шай-^5а металлическая; 7 - изоляция боковая; 8 - цапфа; 8а - изоляционная втулка; 9 -
эбонитовая изоляционная папочка Б. 1-пластина; 2 - брикет; 3 - ребро короткое; 4 - ребро длинное; б-мостик; б-борн
проводимости графита. Отрицательные пластины заполняются массой, состоящей из железа с примесью кадмия. Благодаря указанной конструкции электродов массы их свободно взаимодействуют с электролитом. Для увеличения емкости аккумулятор имеет несколько 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 электролита; последнее отверстие закрывается пробкой. На крышке делаются отметки "плюс" и "минус", соответствующие положительным и отрицательным электродам. Число положительных пластин в одних аккумуляторах вдвое больше, чем отрицательных, а в других конструкциях число положительных пластин
90
на одну больше числа отрицательных, причем положительные пластины выполняются массивнее, чем отрицательные. Увеличение числа положительных пластин объясняется химическими реакциями, происходящими в аккумуляторе.
Период работы
Железный электрод
Никелевый электрод
В начале
действия Заряд . . Разряд .
Fe(OH)2
Fe(OH)2-f-H2=Fe+2H2O Fe-fO-fH2O==Fe(OH)2
КОН+Н-О
2Ni(OH)2
2Ni(OH)2+O=Ni2O8+2H2O Ni903-fH2-j-H20=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 аккумуляторы наливают сравнительно малое количество электролита. При заряде и разряде гидроокись никеля то усиливает степень своего окисления, получая кислород из электролита, то ослабляет ее, отдавая 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 напряжение 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 зарядного тока в течение 60% зарядного времени и затем остальное время заряжают током нормальной силы. Нормальная сила зарядного и разрядного токов указывается обычно заводом-изготовителем. Из кривых (рис. 102) можно заметить, что при разряде напряжение быстро падает до 1,3 и затем медленно до 1,0 в; в этом случае разряд обычно кончается, но в случае нужды можно разрядить 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 б.
Внутреннее сопротивление щелочного аккумулятора очень незначительное (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 израсходованной 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 отрицательные полюсы аккумулятора и генератора (рис. 104). Электрическая цепь включает следующие элементы: электрический генератор, аккумулятор (5), амперметр для определения силы зарядного тока (3), реостат для регулирования зарядного тока (4} и предохранители (2).
Для измерения напряжения на зажимах аккумулятора включается вольтметр (6].
Если заряжается не один аккумулятор, а батарея, то и в этом случае схема заряда остается та же. При заряде аккумуляторов
строго соблюдается режим, указываемый обычно в инструкциях заводом-изготовителем, и в частности сила зарядного тока. Конец заряда определяется по показаниям вольтметра, по плотности электролита и по явлению "кипения".
32. Средства для зарядки аккумуляторов
Зарядка аккумуляторов производится от подвижных  электрических станций или на местных электрических станциях. Особенно удобно заряжать аккумуляторные  батареи от подвижных зарядно-осветительных стан-Рис. 104. Схема заряда  й постоянного тока (рис.  105). аккумулятора:   D     vr " '
В состав этих станции входит специаль-
1 - рубильник: 2 - предо-  о
хранитель; 3- амперметр; НЫИ КОМПЛ6КТ ИМущеСТВЗ ДЛЯ ЗЗрЯДКИ ЗККу-
^^я3жаены1йаКмТУл^то^ муляторных батарей, э распределительное
6-вольтметр  УСТРОЙСТВО ГфИСПОСОблеНО ДЛЯ  ДЗННОЙ Ц6ЛИ
и имеет специальные реостаты.
Заряд происходит при постоянной силе тока, для чего последовательно с батареей включается регулировочное сопротивление - реостат. В полевых условиях находят применение лишь проволочные реостаты со скользящим контактом. Реостаты рассчитывзются обычно нз действие продолжительной нзгрузки. В исключительных случаях могут быть использованы лзмповые реостаты; в этом случае 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 зккумуляторных батарей друг с другом и сечением 4 мм2, но длиной 3 м для присоединения батарей к распределительному устройству; концы первого типа снабжены кабельными наконечниками, з второго - кзбельными нзконечникзми и штепсельными вилкэми;
2)  переносный вольтметр с двумя пределзми измерения (до 15 в и до 150 в) для определения напряжения аккумуляторных бзтарей во время и после зарядки;
3) ареометры Бомэ для определения плотности  электролита в заряжаемых аккумуляторных батареях.
92
Ареометр для определения плотности электролита в аккумуляторах (рис. 108) малой емкости состоит из стеклянного полого цилиндрического тела, стержня, представляющего собой узкую стеклянную, сверху запаянную трубку с вложенной в нее бумажной шкалой, и балласта из дроби, помещенного в нижней части тела. К ареометрам прилагаются специальные стеклянные пипетки, снабженные 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
^^^т
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 свободно плавать, прекращают всасывание и делают отсчет по ареометру; после измерения нажимом груши электролит переливается обратно в аккумулятор.
Для обслуживания аккумуляторных батарей требуется значительное количество дистиллированной воды (доливка аккумуляторных батарей, когда уровень электролита понизится; приготовление свежего раствора для заливки новых батарей). Для перевозки воды и раствора в комплекте станции имеются стеклянные сосуды с притертой 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 зарядных баз. Имеются приборы - дистилляторы, - позволяющие получать дистиллированную воду на месте. Полевые дистилляторы основаны 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 конденсировать.
Прежде чем употреблять дистиллированную воду, необходимо убедиться, что она не содержит вредных для аккумуляторов примесей, 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 аккумуляторов;
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 обращении  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 выпрямители. Ввиду того что потребная для зарядки мощность сравнительно невелика, можно применять газотронные выпрямители. При использовании местных установок для преобразования электрического тока могут быть применены общеупотребительные установки: мотор-генераторы, одноякорные преобразователи и ртутные выпрямители.
33. Аккумуляторные батареи, применяемые в инженерных
войсках
Аккумуляторные батареи находят большое распространение в войсках 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 щелочные аккумуляторные батареи, обладающие рядом преимуществ, особенно ценных в полевых условиях.
Рис. 107. Аккумуляторная батарея для установки освещения командных пунктов:
i - батарея аккумулятора; S - ящик с арматурой; 3-соединительный конец
Основные преимущества щелочных аккумуляторов следующие:
1) большая механическая прочность, благодаря чему элементы? отличаются нечувствительностью к механическим воздействиям - толчкам и сотрясениям;
95
'/
Резина
2) большая электрическая выносливость и нечувствительность ;к случайным коротким замыканиям, перезарядам, недозарядам, оставлению в полузаряженном и разряженном виде;
3)  слабый саморазряд;
4) большой срок службы;
5)  отсутствие ядовитых кислотных испарений и возможность герметического  закрывания  батареи во время работы;
6)  простота обслуживания;
7) весьма малый расход электролита.
Недостатки:
1) среднее рабочее напряжение щелочных аккумуляторов гораздо ниже кислотных, почему, например, стартерная  12-е батарея состоит из шести кислотных или десяти щелочных аккумуляторов;
2)  низкая отдача энергии (необходимо отметить, однако, что в условиях частых и значительных перерывов в пользовании батареей отдача щелочных аккумуляторов может оказаться не ниже отдачи кислотных, которые сравнительно быстро саморазряжаются);
3)  высокая стоимость, что, однако, 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
'5 ±2  '4,5 ±1			
	-*- -*н		[-*-
	l		'~1
			1 Резина
		и	? -0  \
			i +i •;
		J4	! ^
		/	Y~[
		< <	> >
	S'i 7-f		tf'K *•?  1 l|_i
		-^  U-	
		Ю±2	
		5ЧЙ5)	
I
Рис. 108. Ареометр для определения плотности электролита в аккумуляторах небольшой емкости:
2-• общий вид; 2-пипетка; 3-ареометр; 4 - наконечник  пипетки;  б -груша; в - запивка балласта; 7-балласт ареометра
					Размер в мм			,	о4		
			Ч м	?				о	ft ^		
	h	к ^	2 Л Н в N >аН -=	i		га		ft Н	и Я	"Н о Я -*	"
Обозначение	§s	§1	и п> я	В		VO	Ф	&ч  ** S "	Ф Ф Н Н	S*	~! 9U S я
	ss	E-J	*Ъ (0 -a S "в	л		а	*0	Н И	га ю	н w	ы К "
стандарта	сб Н IS Ю о О и	2 я м Н с o^g О я о	Вес ак] тора б< тропит	Емкост	длина	ШИРИН: цапф	высота борнов	Вес с э литом :	1 Объем лита 1	Норма: заряди в а	Норма; разряд ток в а
АКН-2,25 .	Си-0,2	А-2	0,250	2 25 -•>-'L-'	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	110	0,72	0,12	2,5	1,25
2-ФКН-8-1 .	2ДА-1	I. A-10	1,24	8	64	80	110	1,48	0,24	2,3	0,5
"-2-ФКН-8-11 .	2ТА-1	II. А-10	1,24	8	31	160	110	1,48	0,24	2,3	0,5
96
Таблица XVII Основные данные батарей щелочных аккумуляторов
		(									"!									
Типы батарей		W Ен* ^ Я я >"	и А~> §"	s	Рабочее напряжение батареи при 8-часовом		Габариты батарей в мм			" Ф н	Я ев В N	Сила разрядного тока в а			Среднее напряжение при разряде В в			Сипа тока, напряжение и время за-		
		К и)	Н ц	ф	разряде в в					го	И							ряда		
		5 Р< ев ев	§1	А ев В						О м **	О ?									
							fri					ф ф		ф	. Ф	d>	ф		(r) .	
новое название	старое название	юличеотвс оров в баа	^оминальн гение батя	1мкость ба а-ч	начале	конце	t>a и о ев И и и Я И сз	гирина	ысота	!ео батаре: ролитом в	к ф к о Я ф |Я VO	ри 8-часо-ом разряд	ри 4-часо-ом разряд	ри 1-часо-ом разряд	ри 8-часо-ом разряд	ри 4-часо-ом разряд	ри 1-часо-ом разряд	ев К О Н ев ""	апряжени конце ва-яда в в	о 1 * ев у со а: s " Pi H
		К в	И й	W я	я	я	"И	Я	я	W н	О	Д Я	К я	R я	К я	Н и	К Н	О Я	W Я А	Я Р<
64-AKH-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-Ю	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	235	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	И	45	6	5,5	4	11	9	6
Ю-НКН-45	Ю-Си-4	10	12	45	13	И	704	148	252	29,0	4,0	5,5	И	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	б
4-НКН-Ю	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
<?> "-J
86
Ja О S-
? ^^
С- 01*0
3is s§S
• 5 ">
-I -3
ffi M
Aes
•о а ft" • •
Й *-> s • s a
•Si
ю
00
*° ы
ё"
ts о •о
2§
н| к> а
о Я -а &
:§я
Eg
-s§ 18
к я о ю •->
О СЛ
о
•О о"
X
М м
fa ю
S"
о§ о п>
"о С
CD ffi
S 5 5?
"
sa
Р
"О СЛ 33 О
.*-! ~?
а о-Е s ксоч н о о ^ " 5
cr> en со oo noon HHHH >>>> ><x><x от. tin.	ел со оо нн " <<	ел сг> со ?*$ О ООП >>>>	СГ> СП СО по о "> <<< от. .	СТ) СО СО ООП нчн >" <<< отё.	сл со по нн >> << от.	сл со оо чн "	и ?8 § 2 н Р ||1 Н о К № "4			Электрические данные стартерных аккумуляторных батарей	>-t е> с* и S ?3 СО X <
	СП	от- 6т									
											
со со со со	оо да	^^	СП СП) СГЭ	Сп сл сп	4-. *"	COCO	Средняя оипа зарядного тока в а				
to tO СЛ СЛ	ю сг>	ю to сл сл	ю to сг>	Ю Оз СП	ЪО СП	ю сл	Напряжение в в				
СЛ СЛ СЛ СЛ	СЛ СЛ	сп сл сл сл	4^ ^ 4--	СО СО СО	со со	ю ю	сипа разрядного тока в а	20-часовой режим.!	Емкость в а-ч в зависимости от сипы разрядного тока в а, при температуре 30°С и концентрации электролита в 32° Вомэ		
-^1 -vl -vj •<! сл сл сл сл	00	to ю to го СЛ СП СЛ СЛ	сп сп сл	•0 ^1 ~v) oi сл сл	о о	ю ю СЛОТ					
			со со со оо о	^J -О -^1 сл oi сп	сл сл о о	4-. 4^ сл сл	емкость в а-ч				
CO CO CO CO сл ел 01 en	to to о о	СЛ СЛ СЛ СЛ									
""		со со со со	оо оо оо	СП СУ5 СГ>	сл сл	45. *-	сила разрядного тока в а	10-часовой режим			
	оо оо	4*. 4-. л>. 4* СЛ СЛ СП СЛ	1-> I-L  >--.	•О •<! V) сл сп сл	4-. 4-'	1- " I-"					
		со со со со СЛ СЛ СЛ СЛ	оо оо оо	сл ел сл •^1 -<i ^а СЛ СЛ СП	сл сл 4- 4--	4Х 4^	емкость в а-ч				
tO Ю to Ю	о о со оо										
GO CO CO CO	10 tO -J -J	to to to to	ю юю 0 О 0				сипа разрядного тока в а	3-часовой режим			
				•^•^j^a	со оо	о о					
со со со со	оо оо	COCO CO CO	00 ОС 00	со со со	оо оо	4-. 4-.					
со со со со coco со со	оо оо со со	"-1 ^J ^1 --1 ю to to ю	сл сг> сп ю ю ю	сл сл сп	4-. *-	coco	емкость в а-ч				
со со со со	4-. 4-.	coco coco	*- *" *.	со со со	4-. 4--	ю ю					
СП СЛ СЛ СЛ	Сп СЛ 4-. 4-.	-v) -ч) -41 ^J	*" 4-. *-о о о	со со со 4-- 4^- J-	ю ю -^ -^1	to to 00	сила разрядного тока в а	1-чаоовой реагим			
о ooo	оо	0000	СЛ СЛ СЛ	оо о	00	сл сл					
СЛ СП СЛ СЛ	СП СЛ 4^ 4-.	4i. *>. 4-. 4-.	*- 4^ *. о оо	со со со 4-. 4-. 4-.	to ю -^1 •<!	to to о о	емкость в а-ч				
0000	0 О	О О О О	СЛ СЛ СЛ	ooo	о о	СЛОТ					
issi	со со оо оо	СО ОО 00 ОО сл ел сл сл	•O-^l ^1 4-. *~ 4-.	сл сл со	4^ И^ со со	со со •41 -v)	сипа разрядного тока в а	'/з-часовой режим			
	СП СЛ	сл сл сл сл	000	сл сл сл	ел сл	00					
СП СП Ol СЛ СП СП СП От	Ф" 4-. со со	со со со со	со со со -^1 -^1 ~^|	со со со о о о	ю ю 4- 4-	оо оо	емкость в а-ч				
0000	со со	coco со со	000	ОО 00 ОО	ОО 00	сл сл					
со со со со сл сл сл сл	со со ю to о о	to to to to со оо оо Оо	to to ю ooo	ю ю ю оо о о о о	<~>. сл О 0	ю to О 0	сипа разрядного тока в а	5-минутный режим			
со со со со	to to О> CTJ	ю to to to со со со со	ю ю ю 0 О О				емкость в а-ч				
				сл сл сл	со со	О 0					
0000	en сл	0000	оо о	сл сп сл	О 0	о о					
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-НКН-45 обозначает, что включены последовательно в батарею пять аккумуляторов типа НКН-45, т. е. с емкостью 45 а-ч.
Пример 4. Определить емкость рабочего разряда для аккумуляторной батареи, разряжающейся в течение 10 час. до предельно допустимого напряжения при силе тока в 4,5 а.
Решение. В соответствии с формулой 28:
Qp = /p- --,---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 сопротивление подводящих проводов 1 ом.
Решение. В соответствии с данными таблицы XVII:
U - UQ -J- /Дпр = 115 + 0,5 • 1 = 115,5 в.
Основные электрические данные кислотных стартерных батарей автомобильного типа, которые могут быть использованы в подвижных установках, приведены в таблице XVIII.
34. Зарядка и обслуживание аккумуляторных батарей в полевых условиях
Для зарядки аккумуляторных батарей в полевых условиях организуются 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 № .7
ft о в о и ?	Время приема		Какой частью сданы аккумуляторные батареи	№ аккумуляторных батарей	Тип, марка батарей	Дефекты, обнаруженные при приемке в ва-РЯД	Время начала заряда	Напряжение заряда	Сила зарядного! тока
	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)
(подпись сдатчика)
19
(час, чиспо, месяц, год)
(пункт приема)
Остается в книге станции
о. н о
к Я
к
Я
с;
выдаются квитанции по формам
Форма М 2 КВИТАНЦИЯ №
Принято для заряда от..........................
(наименование части)
.шт. аккумуляторных  батарей
за№..........................напряжением..............в
Электротехник станций
(подпись)
19.
(час, число, месяц, год) (пункт приема)
Остается в части, сдающей в зарядку аккумуляторы
КОРЕШОК КВИТАНЦИИ №
Сдано после заряда ...................
(наименование части)
шт. аккумуляторных  батарей
за №............................напряжением..............в
Электротехник станции
(подпись)
(подпись приемщика)
19.......г.
(час, чиспо, месяц, год) (пункт приема)
Остается в книге станции
о. н о
к к к
Я
ч
Форма № 3
КВИТАНЦИЯ №
Сдано после заряда
(наименование части)
.шт. аккумуляторных  батарей
за№............................напряжением.....
Электротехник станции
(подпись)
19.......г.
(час, число, месяц, год) (пункт приема)
Остается  в  части, сдающей в зарядку аккумуляторы
Несмотря на простоту операций, зарядка аккумуляторов требует от работников зарядных баз особого внимания. Прежде чем производить 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 аккумуляторах служит раствор химически чистого едкого калия в дистиллированной воде. Ни в коем случае нельзя наливать в элементы кислоту, 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 плотность электролита должна быть не ниже 22° (удельный вес-1,18) и не выше 25° Бомэ.
Аккумуляторы надо наполнять с таким расчетом, чтобы электролит 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 дистиллированной 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 сохранять его необходимо в плотно закрытых сосудах. При обращении 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 предохраняет электролит от углекислоты. Пленка получается, если налить в аккумулятор несколько капель вазелинового масла. Старый электролит 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 встряхивая), 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 сохранять в бутылях, закрытых стеклянными пробками. Если в электролит 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°
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 следует избегать применения аккумуляторов при очень низкой температуре, тем более, что емкость при температурах, близких к точке замерзания электролита, значительно уменьшается. Температура замерзания электролита зависит от его плотности (см. таблицу XIX).
При получении едкого калия, равно как и перед его употреблением, необходимо обратить особое внимание на плотность (герметичность) укупорки банок. Пробки, закрывающие банки, должны быть залиты сверху парафином. Банки с плохой укупоркой, обнаруженной при осмотре, к употреблению не допускаются. Для приготовления раствора едкого калия необходимой плотности берут чистый железный или чугунный эмалированный сосуд, куда железными щипцами кладут куски едкого калия по весу; по-I     том доливают чистой дистиллированной
водой в двойном количестве по весу по
сравнению с едким калием. Электролит размешивают железной или стеклянной палочкой до полного растворения. Когда раствор охладится, при помощи ареометра измеряется его плотность, которая должна иметь при температуре -J-150 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. Аккумуляторы, в которые только что влит электролит, надо ставить на заряд спустя час с момента заливки. На заряд требуется напряжение около 1,8 б на зажимах каждого элемента. Нормальная продолжительность 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 наполовину меньше нормальной. Между этими двумя зарядами дают батарее нормальный разряд. Желательно, чтобы аккумуляторы заряжались 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 скорее, а именно 2г/2 часа силой тока в два раза больше нормальной, а затем l1/^ часа нормальной силой тока. При ускоренном заряде надо, однако, тщательно следить за тем, чтобы температура электролита не превышала 45° С.
Чтобы избежать накопления водорода, образующего с кислородом воздуха взрывчатый гремучий газ, аккумуляторное помещение необходимо во время заряда тщательно вентилировать. Ни в коем
102
случае нельзя приближаться к заряжающимся элементам с открытым 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 возможность свободно выходить. Закрывать аккумуляторы герметическими пробками можно только спустя 5-6 час. после заряда. Этим .предупреждается выпучивание боковых стенок элементов. Рекомендуется, 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 чяедозарядить. Выделение газов не является признаком конца заряда, "о если оно происходит слишком бурно, то лучше уменьшить силу тока, соответственно увеличив продолжительность заряда. Удельный 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 пределу, необходимо уменьшить силу зарядного тока, увеличив соответственно в этом случае продолжительность заряда. При заряде надо также следить за температурой соединений, и если они нагреваются, необходимо тут же подтянуть гайки, а если это не помогает - вычистить контактные поверхности, к которым прилегают соединения. Как общее правило, элементы никогда не следует разряжать ниже напряжения 1,1 в (на один элемент) при нормальной силе тока. В случае необходимости можно продолжать разряд и дальше до 0,8 в, дав потом соответствующий перезаряд.
Обслуживание кислотных аккумуляторных батарей состоит в следующем. Аккумуляторы заливаются раствором химически чистой '{так называемой аккумуляторной) серной кислоты в дистиллированной 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 смъ (или 212 г) концентрированной аккумуляторной кислоты (удельного веса 1,840), которую или отмеривают в сухом стеклянном, керамиковом или свинцовом цилиндре с делениями, или отвешивают на весах. Наконец начинают осторожно, понемногу вливать отмеренное или отвешенное количество концентрированной серной кислоты в заготовленный сосуд с чистой водой. Раствор непрерывно перемешивают, особенно после вливания новой порции концентрированной кислоты, чистой стеклянной палочкой или трубкой. Когда вся кислота постепенно вылита в воду и раствор хорошо перемешан, сосуд прикрывают чистой бумагой или картоном (отнюдь не металлической пластинкой) 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 шерстяной 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 стеклянным 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 измерительного 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 всасыванием 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 эбонитовой 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. Плотность 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 отдельных 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 максимума (выше 2,4 б) и останется постоянным в течение 2 час. подряд, для чего в конце зарядки делают измерение плотности и напряжения 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 прв первой зарядке или перемене климатических условий, то это делаете" всегда в конце зарядки, т. е. когда начинается обильное газовыделение 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 превышающей максимальную. В зависимости от силы тока, при которой производится разрядка, меняется конечное напряжение. При непрерывном разряде силой тока, соответствующей 20-часовому режиму", батарею можно разрядить до напряжения 1,7 б 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 вольтметром 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 разрядки зависит от ее количества, которое было в конце зарядки,, то батарею следует пустить в зарядку раньше, чем удельный вес электролита понизится до теоретического предела, соответствующего полностью разряженному аккумулятору, во избежание порчи пластин от слишком грубой разрядки.
35. Хранение аккумуляторов
Аккумуляторы должны храниться в сухих, светлых, вентилируемых и отапливаемых помещениях. Температура помещения не должна резко колебаться. Желательно, чтобы она не опускалась ниже нуля и не превышала-{-15° С; наиболее благоприятная температура помещения+12° С. Стеллажи для установки собранных батарей или отдельных аккумуляторов должны быть доступны для периодического осмотра и обслуживания аккумуляторов и достаточно освещены. Аккумуляторы должны храниться с плотно закрытыми пробками и содержаться всегда в чистоте и порядке. Все неокрашенные части аккумуляторов и соединений должны быть покрыты техническим вазелином. Крышки ящиков батарей должны быть плотно закрыты.
Запрещается хранить щелочные аккумуляторы в помещениях, где имеет место выделение хлора, сернистого газа и других кислотных испарений (например, совместно с кислотными аккумуляторами, залитыми электролитом), так как они разрушают сосуды и активную массу пластин.
Аккумуляторы могут храниться в сухом, т. е. в незалитом электролитом, виде и в снаряженном состоянии, т. е. в залитом электролитом виде. Аккумуляторы, полностью снаряженные, можно быстрее использовать для работы, но уход за ними при продолжительном сроке хранения в бездействующем состоянии значительно сложнее и требует большого внимания. В случае длительного хранения аккумуляторов в состоянии бездействия (более 6 месяцев) предпочтительнее хранить их в сухом виде. В тех же случаях, когда аккумуляторы периодически находятся в употреблении, удобнее хранить, их в залитом электролитом виде.
105     X
При постановке на хранение щелочных аккумуляторов в снаряженном состоянии их необходимо предварительно разрядить на 25% зо избежание выпучивания стенок вследствие увеличения давления внутри сосудов при обильном выделении газов. Уровень электролита 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 тазов 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 номинальной 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 кислотного 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 каждый аккумулятор, после чего тщательно промыть аккумулятор дистиллированной водой и просушить.
Во всех случаях хранения аккумуляторов необходимо строго соблюдать все указания заводских инструкций и описаний, прилагаемых к каждому аккумулятору.
ГЛАВА IV ПЕРЕНОСНЫЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
36. Общие сведения
Для электрификации командных пунктов и штабов употребляются следующие электротехнические средства: 1) переносные электрические фонари, 2) переносные аккумуляторные установки, 3) подвижные электрические станции, 4) нагревательные приборы и 5) электродвигатели 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 газоубежищах; 4) на командных пунктах; 5) в специальных частях, характер работы которых требует автономных источников света (инженерные части, телеграфно-телефонные, электротехнические - ночная наводка линий, артиллерия при ночной стрельбе - освещение приборов и вспомогательные точки наводки); 6) в санитарных частях, госпиталях; 7) в местах хранения и расположения огнеопасных и взрывчатых веществ. Некоторые конструкции фонарей назначаются одновременно и для сигнализации.
Переносные электрические фонари почти всех конструкций удовлетворяют следующим очень важным в тактическом отношении условиям: 1) постоянная готовность к действию (в случае заряженных батарей для аккумуляторных фонарей); 2) сравнительно небольшой вес; 3) относительно малые габаритные размеры; 4) прочность конструкции; 5) управление одной рукой; 6) безопасность работы.
Переносные электрические фонари имеют громадное распространение: 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 пожарных команд, милиции.
Основная классификация переносных электрических фонарей основывается на источниках энергии, применяемых для питания лампочек накаливания. Фонари бывают: 1) с элементами, 2) аккумуляторные и 3) магнитоэлектрические. В фонарях первого типа
107
4
Рис. 109. Карманный электрический фонарь с рефлектором, помещенным с торца фонаря:
1 - лампочка; 2 - батарея; 3- корпус фонаря; 4 - выключатель
Рис. 110. Аккумуляторный фонарь типа САФ-5:
i - передняя крышка; 2 - защитное етек-яо; 3-выключатель; 4-кнопка для фильтров; 6 - ремень; б - корпус дпя_аккумупя-торной батареи
Рис. 111. Магнитоэлектрический
фонарь  с ручным приводом (в
действии):
1 - корпус  фонаря;  2 - рукоятка привода; 3 - линза
Рис. 112. Фонарь с пружинным заводом:
I - корпус фонаря;  2-выключатель; 3 - кожух  пружинного завода; 4-переднее предохранительное стекло
(рис. 109) источником энергии служит батарея из сухих гальванических элементов. Фонари второго типа (рис. 110) имеют в качестве источника энергии аккумуляторные батареи - щелочные или кислотные. 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 магнитоэлектрических 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 дугообразными 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 применения фонари конструируются для индивидуального пользования 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 рефлектором и стеклом, батареи из сухих гальванических элементов и лампы. Рефлектор помещается либо с торца (рис. 109), либо сбоку фонаря (рис. 113). Батарея состоит из трех последовательно соединенных сухих элементов. Начальная электродвижущая сила батареи колеблется между 4,20 и 4,35 в, а начальное напряжение на зажимах при включении батареи на постоянное внешнее сопротивление в 10 ом не менее 3,65 в. Емкость батареи, определенная при непрерывном ее разряде на постоянное внешнее сопротивление в 10 ом до напряжения на зажимах батареи в 2 в, - не менее €,23 а-ч, вес батареи - 0,12 кг.
Электрическая лампа, употребляемая для карманных фонарей, изготовляется с металлической нитью накаливания. Лампа предназначается для горе- Рис. 113. Карманный электрический фонарь с ния при напряжении 3,5 в. рефлектором, помещенным сбоку фонаря:
--т  QTnuiT тт  г>  '   -<-лампочка; 2 - рефлектор фонаря;  * - предо-
При ЭТОМ НаПрЯЖеНИИ СИЛа   хранительное стекло; t - кожух фонаря
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. Максимальная сила света - 2,4 м. св. для конструкции второго варианта и 0,6 м. св. для первого варианта, так как в последнем случае сказывается 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. Необходимо 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 открывании разбалтываются и не держатся в закрытом положении. Следует вытирать время от времени линзу фонаря, так как грязное стекло поглощает часть светового потока лампы. Включение и выключение лампы производить аккуратно и осторожно во избежание поломки выключателя. Обращать внимание на правильное положение контактных пружин батарей, могущих замкнуть батарею накоротко при небрежном обращении.
38. Аккумуляторные фонари
Переносный аккумуляторный фонарь состоит из следующих основных частей: 1) источника электрической энергии, 2) кожуха для источника электрической энергии, 3) оптических приспособлений для перераспределения светового потока лампы, 4) электрической лампы накаливания и вспомогательных деталей для обеспечения взаимодействия основных частей. Преимущественное применение в качестве источников электрической энергии для фонарей имеют щелочные аккумуляторные батареи емкостью 5 и 10 а-ч (при напряжении 2,5 в). В качестве суррогатных средств используются кислотные аккумуляторы. Основные данные аккумуляторных фонарей указаны в таблице XX.
Переносный аккумуляторный фонарь (рис. 114) типа ДА-1 имеет в качестве первичного источника энергии 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).
110
7
Рис. 114. Общий вид переносного аккумуляторного фонаря:
1 - кожух; 2-ручка; 3-выключатель
Таблица XX Основные данные аккумуляторных фонарей
		"	и	, о "н	Батарея					Пампа			3
		ьз 4	и	И v ft я				и				?	i'5 ев М
				о И		г>		о	и		w в	и	Йм
ft о И 0 и *	Тип фонаря	Максимаяьнг сипа света в	Угол рассеиз в градусах	Время беспр ного действи	Тип	Емкость в а-	Напряжение в в	Нормальный разрядный т в а	Нормальный зарядный то в а	Напряжение В в	Потребляема сипа тока в	" ft cS W о >€* О ф М	-В? 6& &я Ю и и Ф f-t Я
1	Фонарь ДА-1 ........	80	15	20	2-ФКН-8-1	8	2,5	0,5	2,3	2,5	0,3	2,15	150Х/ОХ150
?	Фонарь ТА-1 ........	80	15	20	2-ФКН-8-Н	8	2 5	0 5	2,3	2,5	0,3	2,1 -	125Х150Х
												2,4	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 ....... .....	2СО	3	10	2-ФКН-5	5	2 5	0,5	2,5	2,5	0,5	1,7	80X130X190
													
Разрез по А Б
18
35
Вид сверху  без нрышни
25-
29
23     ,
Рис. 115. [Переносный аккумуляторный
Разрез но ВГ
кожух;
крышка;
вилка к клапану;
клапан;
ушко к ручке;
муфта о резьбой;
муфта к клапану;
бобышка резиновая;
ручка;
замок;
зажим для стекла;
шайба к ручке;
скоба;
дуга;
пластинка;
боковая  пружина;
зажим  замка;
гайка  зажима;
винт d = 3  мм,  I - 15 мм;
винт d r= 3 мм, I = 8 мм;
пластинка к патрону;
патрон;
левая контактная пластинка;
правая контактная пластинка;
пружина замыкателя;
замыкатель;
рефлектор;
трубка к  рефлектору;
доска фарфоровая;
шплинт;
стекло;
лампочка;
рамка  для  стекла;
дно корпуса;
заклепка d = 3 'мм, I = 7 мм;
винт d = 3 мм, I - 5 мм;
заклепка d = 3 мм, 1 = 8 мм;
заклепка d = 3 мм, I - 6 мм;
вакпепка d -= 3 мм, I =.3 мм;
заклепка d - 1 мм, 2 = 3 мм
Ирышна вид снизу
35
фонарь типа ДА-1. Аккумулятор вынут 3  Электротехнические  врвдвтиа
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 свилей, пузырей, надломов, трещин и заметных наплывов. Кожух снабжается приспособлениями (16) для плотного крепления аккумулятора. Для включения и выключения лампы в крышке кожуха установлен выключатель кнопочного типа. Кожух фонаря снабжен надежно действующим приспособлением (17) в виде зажима замка для крепления крышки, чтобы исключить самопроизвольное открывание ее. Зажимы аккумулятора, детали выключателя и патрон лампы изолируются от корпуса и друг от друга таким образом, чтобы
сопротивление изоляции было не ниже 0,5 мгом. Рычажная часть выключателя установлена на фарфоровой доске (29), смонтированной на аккумуляторе. Оптическое приспособление для перераспределения светового потока лампы представляет собой металлический рефлектор (27) параболической формы, никелированный, неподвижно укрепленный на своем основании; отражающая поверхность рефлектора должна быть совершенно чистой, без царапин, пятен и помутнений. Электрическая лампа накаливания 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 тепло- и влагостойкой мастики, не меняющей своих свойств в условиях нормальной эксплоатации.
Переносный аккумуляторный фонарь типа ТА-1 (рис. 116) имеет в качестве первичного источника энергии щелочной аккумулятор типа 2-ФКН-8-П с теми же основными электротехническими характеристиками, что и аккумулятор типа 2-ФКН-8-1, и отличающийся 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 ре4 лектора и кнопки для запирания; ксжух снабжается кожаным или брезентовым ремнем для носки через плечо и петлей для подвешивания к поясу. Рефлектор фонаря смонтирован отдельно на ременном основании с дв>мя отверстиями, при помощи которых он может быть укреплен в любом положении на пуговицу одежды, а также на шпильки кожуха аккумуля-
114
Рис. 116. Аккумуляторный фонарь
типа  ТА-1: 1- в брезентовом
чехле; 2 - в кожаном
тора. Управление лампой осуществляется специальным выключателем, смонтированным в корпусе кожуха рефлектора. Источник электрической энергии и источник света соединяются при помощи шлангового провода типа ПРШЛ или шнура сечением 2 X 0>?5 мм2.
Светосигнальный аккумуляторный фонарь типа САФ-5 (рис. НО) 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 размыкания электрической цепи аккумулятора, тремя кнопками (4) и приспособлениями для сигнализации цветными фильтрами, приспособлением для соединения крышки с корпусом батареи и крепления плечевого ремня (5), параболическим рефлектором и цоколем для электрической лампочки; 2) прямоугольного корпуса (6) батареи; 3) кадмиево-никелевой аккумуляторной батареи; 4) крышки корпуса батареи и 5) задней крышки.
Рис. 117. Аккумуляторные фонари:
j - фонарь о кислотным аккумулятором; 2 - фонарь  типа  ТА-1 в деревянном футляре
Корпус фонаря и все крышки сделаны из пластмассы, стойкой в отношении действия кислотных растворов и масла. Источник энергии- щелочная аккумуляторная батарея типа 2-ФКН-5, емкостью 5 а-ч при напряжении 2,5 в. Источник света - миниатюрная электрическая лампочка с цоколем с эдиссоновской резьбой для напряжения 2,5 в, с потреблением силы тока 0,5 а при номинальном напряжении. Срок службы лампы - 100 час. Отражатель - параболический, хромированный, с тщательно отполированной поверхностью. Светофильтры - красный, желтый или фиолетовый и зеленый- сделаны из листового целлулоида толщиной в 1 мм.
Фонарь обеспечивает силу света не менее 260 м. св. в углу рассеивания не менее 3°, что достаточно для передачи цветных сигналов на расстояние до 3 км при прозрачности атмосферы 0,9.
Встречаются переносные аккумуляторные фонари (рис. 117) с кислотными 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, защитное стекло, выключатель. Источник энергии заключен в деревянный
8*
115
футляр, имеющий приспособление для переноски. Соединение источника энергии с источником света происходит при помощи провода, смонтированного наглухо у рефлектора и имеющего штепсельную вилку для присоединения к аккумулятору, в кожухе которого имеются гнезда.
Переносные аккумуляторные фонари, несмотря на простоту конструкции, 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-Н) должен стоять или висеть в нормальном рабочем положении, крышкой вверх, во избежание выливания электролита, который может разрушить батарею и кожух фонаря, а также попортить одежду человека. Воспрещается держать фонарь в помещениях, где имеет место выделение хлора, сернистого газа или других кислотных испарений, так как они разрушают сосуды и активную 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 станцию, не делая лично никаких попыток к исправлению. Фонарь сдавать в зарядку, как только свет начинает делаться желтым. Следует 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 исключительно на зарядной станции.
Для фонаря с аккумулятором типа 2-ФКН-8-П необходимо дополнительно 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, которое, пропитавшись раствором электролита, может стать проводником 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 грязи, налетов окиси и пр.
39. Установка для освещения командных пунктов
Установка для освещения командных пунктов (рис. 118) назначается для освещения оперативной группы командного пункта командира 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 аккумуляторные батареи (щелочные или кислотные) - одна рабочая и другая резервная; 2) четыре разборные арматуры с проводами и аппаратурой 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: г - основание светильника; 2 - стойка; 3 -перекладина; 4 - гнездо; В - 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 квалифицированного персонала. Для данной цели наиболее подходит разработанная по предложению автора аккумуляторная установка для освещения командных пунктов.
Электрическая энергия от батареи щелочных или кислотных аккумуляторов подается при помощи шланговых проводов к четырем источникам света - электрическим лампам автомобильного типа напряжением в 6 б, устанавливаемым в разборных арматурах. Питание энергией происходит через распределительный щиток, находящийся 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 аккумуляторная 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;
6-заклепка; б - серьга; 7 - винт; 8 - гайка; 9 - патрон; 10 - абажур;
11-наконечник; 12 - основание; 13 - чашка; 14 - шпенек; 15 - гайка;
16 - шпенек; 17 - шнур; 18 - вилка
состоит из пяти щелочных аккумуляторов, помещенных в закрывающемся крышкой и запирающемся двумя крючками деревянном ящике. Для переноски батареи вручную служат съемные ремни с пряжками, которые закрепляются на соответствующей арматуре ящиков. В случае отсутствия основной щелочной аккумуляторной батареи употребляется кислотная аккумуляторная батарея. Точно так же, как
V   118
и щелочная батарея, кислотные аккумуляторы помещаются в деревянном ящике, закрывающемся крышкой, запирающейся двумя крючками. Для переноски батарея снабжена ремнем. Батарея состоит из трех элементов.
Осветительная арматура (светильник) употребляется разборного типа (рис. 119) и состоит из следующих частей: металлическое основание (12), 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 вертикальном положении, абажур Альфа-малый (10), шланговый провод
Рис. 120. Укладка имущества установки для освещения
командного пункта: i - абажуры; 2 - стойки; 3 - пампы; 4 - щиток
и штепсельная анормальная двухполюсная вилка. Железная стойка имеет в нижней части, после нарезки, которой она ввинчивается в основание, острый наконечник (//), 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 горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Закрепление деталей в определенном положении производится при помощи барашковых зажимов. Абажур закрепляется на втулке гайкой с накатанной головкой (/5). Для снаряжения арматуры применяют малый стандартного типа патрон Сван. Каждая арматура снабжена концом шлангового провода длиной 4 м и сечением 2XOJ5 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 спрессованного, длиной 1,2 м и сечением 2Х1>5 мм2, и снабжен нормальной штепсельной вилкой для присоединения к щитку и кабельными наконечниками для приключения к зажимам батареи.
Электрические лампы, употребляемые для аккумуляторных установок, изготовляются с металлической нитью накаливания. Лампы имеют малый цоколь Свана. Цоколь прикреплен к колбе негигроскопической и теплостойкой мастикой, не меняющей своих свойств в условиях нормальной эксплоатации ламп. Лампы употребляются с силой света 3, 10, 15 и 21 м. св.
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 распределительный щиток на пять направлений, позволяющий включать четыре источника света на питание от одной батареи. Вся монтажная схема щитка сделана внутри, что предохраняет проводку от всяких повреждений и выте-
Рис. 121. Схема соединений установки для осве-  - -     " " щения командного пункта: кающих из этого неисправностей. При полной
укладке и закрывании ящика щиток плотно
1 - батарея аккумуляторов;
я-лампы;^ fj"^*^1^^^ прижимается крышкой. Электрическая схема
гнезда
шинки;
щитка изображена на рис. 121.
Укладка имущества производится следующим 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 развертывания и свертывания, лампы вынимаются соответственно после всего имущества и укладываются в первую очередь при свертывании. Основания разборных арматур укладываются на дно ящика в два ряда по высоте. Стойки закрепляются в крышке ящика специальными 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 жесткость всей конструкции для перевозки и переноски.
Для освещения места работы (чтение и писание донесений, сводок, приказаний, кратковременная работа с картой и пр.) достаточно вставить в светильник лампу в Юм. 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 наклонении 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 обслуживающего 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 командирской палатки; четвертая лампа остается в резерве и устанавливается 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 необходимо соблюдать следующие предосторожности: 1) развертывать установку осторожно, без 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 исправным 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 производить 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, пропитавшись раствором электролита, может стать проводником и способствовать 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 аккумуляторов и соединения должны быть всегда слегка покрыты свободным от кислот вазелином; 8) наружные части установки следует
121
Рис. 122. Световое пятно светильника
вещения командных пунктов
Л - ящик  с батареей  аккумуляторов; о арматурой
•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 батарейные ящики; следить, чтобы крышки батарейных ящиков всегда
были закрыты на крючки; открывать крышки разрешается только для осмотра аккумуляторов и для включения или выключения кабеля; 10) запрещается разбирать штепсельные вилки, чтобы не нарушить правильной полярности зажимов.
Переносные аккумуляторные установки для освещения командного пункта, несмотря на простоту конструкции, требуют тща-
Рис. 123. Укладка на вьюк установки для ос-  тельного  ухода  при экс-
плоатации, и только при [-ящик  этом условии обеспечи-вается надежность их работы.
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-шовок 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 достаточно 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 периодический осмотр с целью своевременного обнаружения неисправностей, главным образом ржавления и окисления. Всякие замеченные .следы ржавчины должны тотчас же удаляться. Кабели должны периодически раскручиваться для предохранения от плесени.
ГЛАВА V
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО ОСНОВНЫМ ЗАКОНАМ
ПОСТОЯННОГО ТОКА, АККУМУЛЯТОРАМ И ПЕРЕНОСНЫМ ОСВЕТИТЕЛЬНЫМ СРЕДСТВАМ
41. Общие сведения     (
Практические работы способствуют глубокому усвоению предмета.
Надо систематически приучать курсантов к самостоятельной работе, широко практикуя различные задания по определенным разделам курса. При производстве практических работ курсант должен 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 специальные печатные бланки с перечнем всех полагающихся по курсу практических работ, с указанием плана их проведения - это приучает 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 руководителем. Опыт автора с введением подобных бланков дал самые положительные 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;
3)  изменяя сопротивление  внешней цепи, следует наблюдать, чтобы показания приборов не выходили за пределы шкалы измерительных приборов;
4)  правильное соблюдение полярности при соединении электрических генераторов, в частности аккумуляторов, и электроизмерительных приборов;
5) без поверки схем руководителем рубильника не включать,
42. Работа № 1. Последовательное и параллельное соединение источников электрической энергии
План работы
1. Ознакомиться с приборами и источниками электрической энергии, выделенными для данной практической работы; переписать их.
2.  Собрать схему с одним  источником электрической энергии, начертив ее предварительно на бумаге (рис. 124).
3. Изменяя сопротивление внешней цепи, sfc\  ~^J  ь/ проследить изменение напряжения на зажимах Sr Y и силу тока в цепи.
4.  Соединить последовательно 2, 4 и б источников! 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 амперметра и вольтметра.
Таблица наблюдений
. ЬЛАЯГШЛг-^
Рис. 124. Схема электрической цепи с одним источником электрической энергии:
А-амперметр; У-вольтметр
№ на-	Число источников	Тип сое-	Напряжение	Сипа тока	Измеряемое	
мере-	влектроэнер-	динений	U в в	I в а	сопротив-	Примечание
нии	гии в шт.				ление R! в ом	
						*-=-f
Работа № 1 поможет закрепить целый ряд теоретических положений: изменение напряжения на зажимах при последовательном и параллельном соединении элементов и аккумуляторов, зависимость между э. д. с. и напряжением, изменение силы тока в зависимости от изменения напряжения (закон Ома), измерение сопротивления 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; V - вольтметр
ЛЛЛЛг
Рис. 126. Включение электрической лампы и реостата последовательно с ней
Рис. 127. Включение
параллельно трех
ламп
Рис. 128. Включение параллельно соединенных ламп и последовательно с ними реостата
3.  Включить лампу, амперметр и вольтметр; измерить напряжение 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
							Сопро-	
№ из-мере-", ний	Тип соединений	Число ламп в шт.	Сила тока в а	Напряжение f/! в в	Напряжение U2 в в	Сопротивление лампы B! в ом	тивление параллельно включенных ламп	Примечание
							в ом	
								
Работа № 2 закрепит усвоение теоретических законов последовательного, параллельного и смешанного соединения сопротивлений,, а также объяснит явление падения напряжения.
44. Работа № 3. Измерение сопротивления при помощи амперметра 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 основных данных: номер, завод.
2. Собрать схему опыта (рис. 129). Лампы включать параллельно,  добавляя их по одной.
3. При каждом включении ламп снимать показания приборов и вычислить сопротивление внешней цепи и мощность потребителей.
Таблица наблюдений
Рис. 129. Схема измерения сопротивления и мощности потребителей при помощи амперметра и вольтметра
№ измерений	Напряжение U в в	Сипа тока I в а	Сопротивление R! в ом	Мощность Р в вт	Примечание-
					Вычислить
					работу элек-
				<	трического
					тока в тече-
					ние 1часадля
					1, 2 и 3 ламп
Работа № 3 демонстрирует метод амперметра и вольтметра для определения сопротивления. Этот способ измерения сопротивления вытекает
непосредственно из закона Ома
*=7
Необходимо иметь  в
виду, что при измерении сопротивления этим методом электрический ток, протекающий по проводнику, может вызвать его нагревание, 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, идущего 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. напряжение на зажимах аккумулятора и силу зарядного тока.
Таблица наблюдений
№ наблюдений	Сила зарядного тока	Напряжение	Время	Примечание
				Вычислить работу, затра-
				ченную на заряд  акку-
				муляторов, и зарядную ем-
				кость
Работа № 4 имеет очень важное значение для практики. Особенно большой эффект будет от работы, если подобрать для заряда те аккумуляторы, которые встречаются в инженерных частях: фонарные аккумуляторы, батареи аккумуляторов от установок для* освещения командных пунктов. Для заряда аккумуляторов употреблять металлические реостаты со скользящим контактом типа Рустра-та, чтобы потом легче было разобраться в зарядной части распределительного устройства подвижной станции типа АЭС-1.
46. Работа № 5. Развертывание и свертывание аккумуляторной установки для освещения командного пункта
План работы
1. Самостоятельное изучение установки.
2.  Развернуть установку по инструкции.
3.  Свернуть установку по инструкции.
4.  Написать основные тактико-технические
Рис. 130, Схема заряда аккумуляторной-батареи
данные установки.
Развертывание установки и вообще все обслуживание ее производится одним красноармейцем. Развертывание производится следующим порядком: открыть ящик с арматурой и откинуть распределительный щиток (рис. 120); вынуть абажуры "Альфа", соединительный 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 рабочим 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 четырех 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: вывернуть 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 соединительный конец; закрыть укладочный и батарейный ящики, приготовив их к переноске. При свертывании обратить особое внимание на наличие всех креплений (барашков и гаек). На свертывание 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 немедленно отключить все светильники и, включая поочередно, установить 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 неисправность изоляции - устранить.
При отсутствии света в одной из ламп, осмотреть ее; если она неисправна, заменить годной. Если лампа исправна, осмотреть провод; в случае обнаружения излома - сделать сросток.
Неисправная батарея (течь, уменьшенная емкость и пр.) отправляется 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 разницу в конструктивном выполнение аккумуляторных батарей, электрических ламп накаливания и рефлекторов. Показателем правильности и тщательности сборки является нормальная работа фонарей. При составлении тактико-технических данных учесть, что продолжительность работы с перерывами до зарядки батарей - до 20 час. яри соответствующей лампочке.
ГЛАВА VI
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ
ИНДУКЦИЯ
48. Магнитное поле магнитов.  Магнитные спектры, свойства магнитных силовых линий
В глубокой древности грекам было известно свойство определенного 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 естественным 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 магниты называются искусственными. Искусственные магниты бывают различной формы: прямые, подковообразные (рис. 131). Магнитная 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 наблюдается. Точки на концах магнита, обладающие особенно сильным притяжением, называются полюсами магнита, а то место, где нет притяжения, называется нейтральной зоной (рис. 133).
Один конец магнитной стрелки всегда указывает приблизительно 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 магнита и обозначается буквой S (начальная буква слова Sud - юг) (рис. 133).
9 Электротехнические средства   129
ж

т
Рис. 131. Магниты: 1 - подковообразные; 2 - прямой
Рис. 132. Магнитные стрелки
Рис. 133. Полюса магнита: N-северный; S-южный
/N
/N

tz
Рис. 134. Деление магнита
S СИЛ/
<^oa с" c*<f
-*<^ш<*?
СЯ  tfCfc^ oi
беспорядочное расположение молекулярных магнитиков в ненамагниченном железе
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 нельзя получить магнит с одним полюсом, и сколько бы мы ни делили магниты, всегда будет получаться магнит с двумя полюсами. Этот опыт дает повод сделать предположение, что каждое магнитное тело состоит из большого количества очень маленьких молекулярных магнитов, расположенных так, что их одноименные полюсы направлены в одну и ту же сторону (рис. 135). Если эти магнитики будут расположены в беспорядке (рис. 135), то тело окажется ненамагниченным, так как общее действие всех молекулярных магнитиков равно нулю. Это предположение известно под именем гипотезы Вебера.
Магниты теряют свои свойства при ударах и сотрясениях, так как молекулярные магнитики легко изменяют свое расположение. Следовательно, с магнитами надо обращаться очень осторожно, ьсякие изменения температуры (нагрев магнита) влияют на магнитные свойства, ослабляя их.
S --
си ЕЯ си па пв
С(r)  ПИ OB DB ЕЯ СЯ СИ СИ Ш ЕВ
N
Расположение молекулярных магнитиков в намагниченном железе
Рис. 135. Гипотеза Вебера
Рис. 136. Взаимодействие полюсов
Если к одному из концов магнитной стрелки, которая представляет 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 направлена вдоль прямой, их соединяющей; эта сила прямо пропорциональна произведению количеств магнетизма, заключающихся в этих полюсах, и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
г,  т,-т9
Р:=~Г>     (32)
где F-сила взаимодействия в динах;
ml - количество магнетизма в одном полюсе; т2 - количество магнетизма в другом полюсе;
г-расстояние между этими полюсами в сантиметрах. Если в формуле принять F-\ дине, г-1 см  и m1-=m2 -1, то можно сказать, что за единицу количества магнетизма (магнитной  массы)  можно принять такое его количество, которое действует в воздухе на равное себе количество магнетизма на расстоянии I см с силой, равной 1 дине Ч
Сила, с которой магнит оказывает воздействие на другой магнит или куски стали и железа, называется магнитной силой.
Проделаем следующий опыт: положим на стол магнит, а сверх последнего бумагу; затем на бумагу насыплем ровным слоем железных опилок. Встряхнув слегка бумагу, мы заметим, что опилки расположились своеобразными 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 называются линиями действия магнитных сил или просто магнитными 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 северного полюса магнита и входя в южный, они продолжают проходить внутри самого магнита, замыкаясь до места своего выхода (рис. 138); 3) силовые линии магнитного поля никогда друг с другом не пересекаются; 4) наиболее густо магнитные силовые линии располагаются около полюсов (рис. 138); 5) магнитная стрелка, помещенная в определенном месте магнитного поля, устанавливается
Рис. 137. Магнитные спектры
1 Дина- единица  силы, которая, будучи приложена к телу, обладающему массой в 1 г, сообщает ему в кажаую секунду приращение скорости в 1 см.
132
по направлению касательной к силовой линии в данном месте поля; устанавливая в различных местах магнитного поля маленькие магнитные 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 линий объясняют  механические  действия магнитного  поля.  Например,  на
N  s3^^----^==^-^=.==^&%'N S
Й51
Ьт v
S^7J tS~N tTTJ S^N
Рис. /35. Направление маг-  Рис. /33. Расположение магнитных стрелок нитных силовых линий     в магнитном поле
рис. 137 представлено расположение магнитных силовых линий между разноименными и одноименными полюсами магнитов. В первом случае укорочение силовых линий объясняет притяжение разноименных полюсов, а во втором случае отталкивание одинаково направленных силовых линий объясняет отталкивание одноименных полюсов.
Напряженностью магнитного поля в какой-либо точке называется 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 J /у
сантиметр столько силовых линий, сколько -----
дин имеет напряженность магнитного поля рис /^0.  Однородное в данном месте. Таким образом, можно ска- 'магнитное поле зать, что напряженностью магнитного поля
называется число магнитных силовых линий, проходящих через квадратный сантиметр площади, перпендикулярной к направлению силовых линий. Напряженность магнитного поля измеряется в единицах, называемых г а у с или в последнее время эрстед. Гауе есть напряженность магнитного поля, при которой на 1 см2 приходится одна силовая линия.
Если во всех точках магнитного поля напряженность его остается постоянной, то такое поле называется однородным или равномерным. В однородном поле (рис. 140) магнитные силовые линии имеют вид параллельных прямых, находящихся на одинаковых расстояниях друг от друга. Примером однородного магнитного 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, например, 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 некоторую площадь Q, в см2, называют магнитным потоком, обозначая его буквой Ф.
0 = H-Q.       (33)
Для измерения магнитного потока применяют единицу, называемую максвелл в честь английского физика Максвелла.
Если вблизи магнита поместить кусок железа или стали (рис. 141), то силовые линии поля магнита пройдут через железо и оно намагнитится, а если вес куска железа небольшой, то и притянется к магниту. Этот процесс- намагничивание железа через влияние - называется явлением магнитной индукции. Если в магнитное 'поле поместить железное кольцо (рис. 142а), то по магнитному спектру можно заметить как бы втягивание силовых линий в железо и сильное ослабление поля вну-
Рис. 142а. Поток магнитных силовых линий в воздухе и в железном кольце
/V У		т Ф
^gagsslsiy*
__
три кольца. То же самое вид-Рис. 1426. Магнитная индукция   но на рис. 1426. Число маг-
нитных силовых линий, проходящих через 1 см2 внутри железа, называется магнитной индукцией и обозначается буквой В. Отношение, показывающее, во сколько раз изменяется число магнитных силовых линий в металле
134
на 1 см2 против нормальной напряженности поля, называется магнитной проницаемостью и обозначается буквой ji (ми). Следовательно,
- |.      (34)
Для воздуха магнитная проницаемость равна единице. Для железа, 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, называются 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 вертикально расположенный прямой провод (рис.  143). Пропустим по проводнику электрический ток. Насыпая ^на    ____ о г- г,______
бумагу вокруг провода    ^ ~~L''-'и
железные опилки, будем приводить бумагу в легкое сотрясение, чтобы опилки могли преодолеть трение. Можно при этом наблюдать образование магнитного спектра, указывающего расположение магнитных силовых линий в виде концентрических колец, охватывающих провод с электрическим током. Поднимая бумагу вверх и вниз, можно убедиться, что указанное расположение магнитных силовых линий будет сохраняться во всех плоскостях, перпендикулярных оси провода. Следовательно, проходя по проводнику, электрический ток образует вокруг него магнитное поле, силовые линии которого располагаются по концентрическим окружностям в плоскостях, перпендикулярных к направлению проводника.
Мы уже раньше указывали, что магнитная стрелка, расположенная вдоль проводника, при пропускании через него электрического тока стремится принять положение, перпендикулярное направлению проводника. Направление магнитных силовых линий можно опреде-
135
Рис. 143. Магнитный  спектр поля проводника с током
лить при помощи маленьких магнитных стрелок, помещая их в различных 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 дал" (c) (c)>
Рис. 144. Изображение направления электрического тока
в проводниках
Рис. 145. Правило буравчика
Рис. 146, Изображение направления магнитных силовых линий поля проводника с током
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 правило буравчика, предложенное Максвеллом: "Если буравчик ввинчивать по направлению электрического тока, то рукоятка его будет вращаться по направлению магнитных силовых линий" (рис. 145),
Используя правило буравчика и условные обозначения направленияэлек-трического тока в проводнике, можно изобразить направление магнитных силовых линий, что и приведено на рис. 146.
Если повторить опыт с Рис. 147. Магнитный спектр поля тока в про-  бумагой И  ОПИЛКЗМИ 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 несколькиж петель, и пропустить через нее электрический ток, то можно заметить, что спираль обладает теми же свойствами, что и магнит, т. е.
148). Такая  спираль
имеет северный и южный называется соленоидом. Магнитные поля отдельных витков определяются для каждого витка по правилу буравчика; между каждой парой соседних витков силовые линии уничтожаются, как противоположно направленные. Соленоид во всех своих магнитных свойствах подобен магниту.
Для определения расположения полюсов соленоида применяется правило правой руки (рис. 149): если положить на соленоид правую руку с отогнутым большим пальцем и притом так,
чтобы ток как бы выходил по направлению четырех пальцев, то-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, протекающего по проводу соленоида. Увеличение одной из этих величии влечет за собой увеличение магнитного потока внутри соленоида-
Рис. 148.  Соленоид
Направление тона в соленоиде.
N
/~
Палеи, покажет северный полюс солено>
^ -Направление магнитных
--S
силовых •^ линий ^
Рис. fi9. Правило правой руки для определения полюсов соленоида
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 сердечником, то можно заметить усиление магнитного действия соленоида. Одновременно можно заметить, что при приближении железа
137
ж соленоиду оно начинает втягиваться внутрь соленоида до тех яор, пока середина сердечника не совпадет с серединой соленоида. Втягивание увеличивается с увеличением силы тока. Явление втягивания 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 потока соленоида с железным сердечником против величины магнитного ^потока того же соленоида без железного сердечника при одной и ^гой же силе тока? Опыт показывает, что железный сердечник, вне-
HHI-ч
Рис. 150. Втягивание сердечника в соленоид
сенный в магнитное поле, намагничивается и сам становится магнитом, но только до тех пор, пока железо находится в магнитном поле. Явления намагничивания различны для разных тел. Например, кесли 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 магнетизм). Остаточный магнетизм стали значительно больше, чем железа; закаленная твердая сталь обладает бблыпим остаточным магнетизмом, чем мягкая литая сталь. Остаточный магнетизм ослабевает от ударов, сотрясений и при повышении температуры.
52. Электромагнит
Электромагнитом называется прибор, состоящий из соле-яоида и находящегося внутри него железного или стального сердеч--ника. Магнитные свойства электромагнита таковы же, как и соленоида, 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 северного 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
_j^_
Рис. 151. Схема электрического звонка:
1 - контакт;  2 - железная
пластинка; 3 - обмотка; 4 -
шарик; 5 - чашечка
Рис. 152.  Простейший электромагнит
состояние сердечника электромагнита называется насыщенным; значит, железо достигло магнитного насыщения. В этот момент все молекулярные магнитики установились вдоль поля, и дальнейшее намагничивание делается уже невозможным.
Электромагниты находят самое широкое применение в электротехнике: в электрических машинах, подъемных механизмах, всевозможных 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 проволоки с высокой изоляцией.
Действие электрического звонка понятно из рассмотрения схемы рис. 151. Электрический ток идет в направлении, указанном стрелками, от элемента через ключ (кнопка), по обмоткам (3) электромагнита с сердечником из мягкого железа, по железной пластинке (2) к контакту (1) и к клемме элемента. В тот момент, когда электромагнит при прохождении электрического тока притянет железную пластинку (2), соединенный с ней шарик (4) ударит по металлической чашке (5). В то же время вследствие отклонения пластинки (2) электрическая цепь разомкнется около контакта (/), электромагнит 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
Рис. /53!. Схема электрического звонка переменного тока
Электромагнит, через обмотку которого идет переменный ток" приобретает магнитные свойства, все время меняющиеся, сообразно с изменениями тока, благодаря чему такой электромагнит будет в состояний притягивать к себе лишь небольшие куски мягкого железа, которые могут успевать перемагничиваться вслед за перемаг-ничиванием электромагнита. Массивные куски железа не притягиваются электромагнитом. Сердечники электромагнитов переменного
тока вследствие беспрестанного перемагничивания их гудят и нагреваются.
Электрический звонок переменного тока (рис. 153) состоит из двух стальных магнитов, укрепленных одноименными полюсами к медной планке. Якорь помещается под северными полюсами магнитов. На якоре укреплен на стержне боек, ударяющийся о металлические чашки, так как якорь может качаться около точки 1. Обмотки намо-/V  таны таким образом, что ток
проходит в них в противоположных направлениях и, усиливая магнетизм одного магнита, в то же время ослабляет магнетизм другого магнита, и, значит,.
якорь может повертываться на оси в сторону более сильно намагниченного магнита; при изменении направления тока якорь повернется в другую сторону; при поворачивании якоря боек будет ударять то по одной, то по другой чашке, и получится непрерывный звук.
53. Гистерезис
Для характеристики свойств ферромагнитных материалов пользуются кривыми, показывающими зависимость магнитной индукции В от изменения напряженности поля Н (рис. 154). Эти кривые называются кривыми намагничивания. Из рассмотрения кривой видно, что по достижении некоторого значения напряженности перестает увеличиваться В, что указывает на наличие магнитного насыщения. Кроме того, весьма важной характеристикой ферромагнитных материалов является зависимость изменения магнитной индукции В от Н 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 петлей. Например, увеличивая силу тока в соленоиде, создающем магнитное поле, будем тем самым увеличивать магнитную индукцию. При изменении Н от 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 изменяться по кривой -4А17 так что тем же самым значениям //, которые были раньше, будут соответствовать другие значения В, больше прежних; это явление отставания значений В от тех, которые оно должно бы иметь, и называется гистерезисом. Когда // = 0, В не равно 0, а равно ОЛХ; это есть остаточный магнетизм. Чтобы железо размагнитить совсем, надо переменить направление тока в соленоиде, следовательно, переменить направление поля Н и довести Н до величины ОЛ2; тогда В = 0. Увеличивая теперь силу
О 20 40 60 80 100 120 № 160 K020Q Рис. 154. Кривые намагничивания
Рис. /55. Петля гистерезиса:
В - напряженность  магнитного поля; В - магнитная индукция
тока и отрицательное Н до величины Оа = Оа^ получим индукцию, тоже обратно направленную: В = a-Ag - - а&- Уменьшая Н, получим для В кривую А3А4. При //=0 индукция В - - ОЛ4; это остаточный магнетизм. Меняя направление тока, начинаем Н увеличивать в том же направлении, с которого начали все изменения. При Н-ОА5 будем иметь В = 0; при Н=0а достигаем В = а.4, т. е. прежнего максимума индукции.
Это явление объясняется тем, что повороту молекулярных магнитиков препятствуют некоторые силы сопротивления, для преодоления которых надо затратить известную работу. Поэтому при уменьшении Н до нуля молекулярные магниты не возвращаются к прежнему хаотическому расположению, а остаются частично ориентированными по направлению существовавшей ранее намагничивающей силы или напряженности поля. Работа, затрачиваемая (безвозвратно) на полный цикл перемагничивания железа, будет характеризоваться площадью, ограниченной петлей гистерезиса.
Для сердечников, подвергающихся постоянному перемагничива-иию (сердечники электромагнитов и электрических машин переменного тока, якоря генераторов постоянного тока и пр.), желательны наименьшие потери на гистерезисе, а поэтому для них следует применять 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
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 выталкивается из магнитного поля. Меняя направление электрического тока или направление магнитного потока, можно заметить, что изменяется и направление движения проводника. Объяснение явления движения проводника с током в магнитном поле сводится к следующему (рис. 157). При  прохождении  электрического тока по проводнику вокруг последнего образуется магнитное поле, которое будет взаимодействовать с основным магнитным полем. Направление магнитных силовых линий определяется по правилу буравчика. С одной стороны, произойдет усиление результирующего поля там, где магнитные силовые линии обоих полей направлены в одну сторону. С другой стороны, наоборот, произойдет ослабление результирующего поля там, где магнитные силовые линии обоих полей направлены проти-
I  • : I  I  I Г"Ш||
г| ! '-U-u" П |/ИТ I I KJ
\/ I 14-1-1-4  >
I/ I i^T I | | (>J I \I
A \/\ I I _L' hj  X
i"i
\! К! ht-4-п \A v
41 Ши
'чжтн
Рис. 156. Поле магнитов и проводника с током
\ \ \ \ \ \ " i i I j I \ \ \ \ \ M i  I
i \ \\v\> L^"1'
Ослабление^  \ \\\>Vi ' !
/-ЧЛМ
Направление ^я^Я'п n i i, > движения'
Рис. 157. Взаимодействие
магнитных полей при
наличии проводника с то-
,комв магнитном поле
Рас. 158. Правило левой руки
воположно друг к другу. Магнитные силовые линии результирующего поля, стремясь укоротиться, выталкивают проводник с током в направлении, 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 сторону 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 //, силы тока в проводнике 1 и длины части проводника /, находящейся в магнитном поле (активная длина).
F = Q,lff-l-l,
(35)
	=х==^к^.	
N	-f-fcH-R-.-!*-	
	rberirz-f-z^-r	
Рис. 159. Рамка с током
в равномерном магнитном^
поле
где F выражена в динах, /--в амперах и / - в сантиметрах, а 0,1-коэфициент перевода величины силы тока из абсолютных электромагнитных единиц в практические (амперы).
Явление движения проводника с током в магнитном поле использовано для конструирования электрических двигателей и электрических измерительных приборов, которые называются поэтому магнитоэлектр и -ч е с к и м и.
Теперь проделаем такой опыт. В равномерное магнитное поле поместим рамку и 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 заметить усиление результирующего поля с одной стороны и ослабление с другой стороны. Магнитные силовые линии, стремясь укоротиться, повертывают рамку с током с таким расчетом, чтобы* силы F взаимно уравновесились, что будет достигнуто при перпендикулярном 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 рамкк 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 электрические токи направлены в одну сторону (рис. 160). В пространстве между проводниками напряженность результирующего магнитного поля выражается в виде разности напряженностей обоих;
143
нолей 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-еие. 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 одинаковым направлением электрических токов
Рис. 161. Магнитное поле двух проводников с противоположным направлением электрических токов
•нами было установлено, что магнитные силовые линии, направленные в одну и ту же сторону, стремятся оттолкнуться друг от друга. Отсюда - отталкивание параллельно расположенных проводников *с противоположно направленными электрическими токами.
Сила взаимодействия между проводниками пропорциональна произведению сил токов в них. Указанные взаимодействия между проводниками при прохождении по ним электрического тока называются электродинамическими. На использовании электродинамического явления основано устройство электрических измерительных приборов, которые поэтому и называются электродинамическими 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 последнего 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 электромагнита, пересекая быстрым движением силовые линии магнитного поля. Гальванометр покажет наличие электрического тока в проходе. Ток, появляющийся в проводе, называется индукциоиным
144
током. Возбуждение электрического тока в проводнике, пересекающем магнитные силовые линии, называется электромагнитной индукцией. Следовательно, явление электромагнитной индукции заключается в том, что всякий раз, когда проводник пересекает силовые магнитные линии, в нем индуктируется электродвижущая сила и при замыкании концов его получается электрический ток. Однако не при всяком движении проводника в магнитном поле в нем индуктируется электродвижущая сила. Если двигать 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 зажимам чувстзительного гальванометра, между полюсами электромаг-
	=fb -------	/*-?-		
N				^ ,
\ --- 1 ---- " ---- , ---	1 1 t	-*-i t		
	-- V/ -- 1 --	\/  ~f		
Ц  Направление И движения		1		
/Д. проводника		1		
Рис. 162.  Электромагнитная индукция:
а-движение  проводника  без  пересечения  магнитных силовых  линий; 5 - движение проводника с пересечением: магнитных силовых  пиний
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. Механическая энергия превращается в электрическую энергию. При прекращении 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 увеличением 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 проводника, которая пересекает магнитные силовые линии, называется активной длиной проводника (/). Нетрудно видеть, что
10 Электротехнические средства
145
наивыгоднейшие условия для электромагнитной индукции будут в то время,когда направление движения проводника будет перпендикулярно к направлению магнитных силовых линий.
Учитывая все вышеизложенное, можно  определить величину э. д. с. индукции по формуле:
? =
H-1-v 108~
(36)
где Е-величина э. д. с. индукции в вольтах; Н-напряженность магнитного поля в гаусах;
/-•-активная длина проводника в сантиметрах;
v - скорость движения проводника-перпендикулярно к направлению магнитных силовых линий в сантиметрах в секунду; 108 - коэфициент перевода величины э. д. с. из абсолютных электромагнитных единиц в практические (вольты).
Вспомним формулу  33, по которой определяется величина магнитного потока:
Ф=//.д,
где Н-напряженность магнитного поля; Q - площадь, через которую проходят
магнитные силовые линии. Скорость движения проводника можно определить по формуле:
5
Рис. 163. Правило правой руки для определения направления электродвижущей силы индукции
'U==-
где S - расстояние, на которое проводник перемещается за t секунд,, Зная эти формулы, можно написать:
" ; /S H-Q  Ф
H-1-V-H-- = •---==--,
t t t
т. е., действительно, величина э. д. с., индуктированной в проводнике, пропорциональна числу магнитных силовых линий, перерезанных проводником в одну секунду.
?=----..  КГ" *. t
(37)
Следовательно, чтобы получить наибольшую величину э. д. с" индукции при движении проводника в магнитном поле, необходимо иметь большую напряженность в магнитном поле, передвигать проводник 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 силовым линиям магнитного поля с напряженностью 23000 гаус.
Решение. Применяя формулу 36, получаем:
Е =
H-1-v  23000-250-4000
108
108
=230 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 правой руки необходимо расположить в магнитном поле ладонь правой руки таким образом, чтобы магнитные силовые линии входили
	•-1- 1					
N		5		N		8
Рис. 164. Определение направления э. д. с. при помощи правила правой руки и закона Ленца
в ладонь, а отогнутый большой палец указывал направление движения проводника, тогда направление вытянутых четырех пальцев 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 противодействует причине, его вызвавшей".
Если мы с помощью правой руки определим направление электрического 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 электрического тока в первом случае будет движение вверх, то направление тока должно быть такое, чтобы результирующее магнитное поле двигало проводник вниз - для уничтожения причины, вызвавшей 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 удаляется от контура (рис. 165). То же самое явление наблюдается
ю*
147
Рис. 165. Индукция в замкнутом контуре
при перемещении постоянного магнита (рис. 166) внутри соленоида: гальванометр, приключенный к концам соленоида, дает отклонение. И, наконец, тот же эффект отклонения стрелки гальванометра, подключенного к концам соленоида, будет наблюдаться при вдвигании
внутрь соленоида другого соленоида (рис. 167), по обмоткам которого пропущен электрический ток. Во всех случаях электромагнитная индукция наблюдается лишь во время пересечения проводниками контура магнитных силовых линий. Следовательно, в замкнутом контуре индуктируется э. д. с. тогда, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий площадь контура. Если, например, катушку 1 вдвинуть в катушку 2 (рис. 167) и замыкать и размыкать электрическую цепь или изменять силу тока катушки /, то гальванометр, включенный на концы катушки 2, дает отклонения, так как во всех этих случаях витки катушки 2 будут пересекаться изменяющимся магнитным потоком катушки 1.
Величина э. д. с. индукции, появляющейся в замкнутом контуре, зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего площадь проводника; чем быстрее будет изменяться магнитный поток, тем будет больше индуктированная электродвижущая сила. Направление индуктированного тока
в замкнутом контуре j_
можно определить по     -"-
закону Ленца, кото- Рис. 166. Индукция в соленоиде при перемещении рый был ранее приве-    постоянного магнита
ден. Если, * например,
применить это правило для контура, изображенного на рис. 165, то при приближении к контуру северного полюса магнита на обращенной к нему плоскости контура должен появиться также северный полюс, который и будет противодействовать движению магнита (так как одноименные полюса отталкиваются); следовательно, 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, состоящую из нескольких витков изолированного провода, то в ней витки будут соединены последовательно друг с другом, а поэтому электродвижущие силы, индуктированные в каждом витке, будут складываться, 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 /?, 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
г^Ьг-Й]
ТГ  Г&
~r
Ty_
am
3°
Рис. 168. Взаимная индукция:
1, 2 - катушки
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 наблюдаться при изменении силы тока помощью реостата. Это явление - получение электродвижущей силы индукции во второй катушке при изменении силы тока в .первой - называется взаимной индукцией, а э. д. с., получающаяся при этом, - электродвижущей силой взаимной индукции. Электродвижущая сила взаимной индукции изменяется пропорционально изменению силы тока в первой катушке, причем эта зависимость различна для катушек разных
геометрических размеров, для различного взаимного расположения катушек и разной магнитной проницаемости среды. Эта зависимость от среды, размеров и взаимного расположения катушек характеризуется к о э ф и -циентом взаимной индукции. Коэфициент взаимной индукции измеряется в единицах, называемых
генри (гн, Н). Генри это есть коэфициент взаимной индукции катушек, когда в одной из них индуктируется э. д. с. взаимной индукции в один вольт при изменении силы тока в другой катушке на один ампер в одну секунду.
Явление взаимной индукции используется в технике для конструирования трансформаторов.
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, проходящего по проводнику. Следовательно, при изменении магнитного потока в проводнике будет индуктироваться э. д. с. Подобное появление или возникновение э. д. с. в проводнике при изменении силы тока, протекающего по нему, называется самоиндукцией; э. д. с., индуктируемая в этом случае при изменении магнитного потока, называется электродвижущей силой самоиндукции.
Направление электродвижущей силы самоиндукции можно определить по закону Ленца. В данном случае движется не проводник, а как бы магнитные силовые линии магнитного потока, увеличивающегося 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 увеличению; при уменьшении силы тока, наоборот, направление э. д. с.
150
самоиндукции будет совпадать с направлением тока, стремясь противодействовать уменьшению силы тока.
Особенно ясно явление самоиндукции проявляется при размыкании и замыкании электрической цепи. При замыкании цепи соленоида последний будет создавать магнитное поле, и, следовательно, в течение известного промежутка времени соответственно нарастанию силы тока будет увеличиваться магнитный поток, который обеспечит появление электродвижущей силы самоиндукции; последняя будет направлена против э. д. с. генератора. При размыкании цепи уменьшающийся до нуля магнитный поток будет индуктировать э. д. с. самоиндукции того же направления, которое имела э. д. с. генератора, стремясь как бы поддержать исчезающий магнитный 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, получающийся при размыкании цепи, называется экстратоком размыкания.
Появление искры при размыкании электрической цепи в рубильниках и ключах объясняется появлением экстратока размыкания. В момент размыкания сила тока быстро падает до нуля; так же быстро соответственно уменьшается и магнитный поток; следовательно, скорость пересечения магнитными силовыми линиями проводника или скорость изменения магнитного потока будет наибольшая. 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 изменении 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 магнитного 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 изменении силы тока на один ампер в одну секунду индуктируется электродвижущая сила самоиндукции в один вольт.
1 В последнее время чаще употребляется термин "индуктивность". Теоретически каждый проводник с током обладает индуктивностью; практически же индуктивность заметка 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 индуктированным 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 магнитные 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 (1) свободно вращается маятник с сплошным телом (3). При замыкании электрической
Рис. 169. Прибор для демонстрации токов Фуко:
1 - наконечники; 2 - катушки с обмоткой; 3 - маятник; 4 - тело с вырезами
цепи обмотки (2) между наконечниками получается сильное магнитное поле, которое пересекается сплошным телом. В момент пересечения в теле индуктируются токи Фуко, которые имеют направление, 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), препятствующие свободному обтеканию проводника токами Фуко, явление 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 лишняя, непроизводительная часть энергии, поэтому эти токи называются паразитными. Следовательно, необходимо избегать расположения 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 электромагнитов переменного тока, якоря электрических генераторов и электродвигателей 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 направлению токов Фуко и мешали их образованию.
Для уменьшения потерь на токи Фуко (уменьшение нагревания), применяют также иногда для изготовления сердечников отдельных аппаратов специальное железо с увеличенным удельным сопротивлением, называемое легированным железом.
ГЛАВА VII ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
62. Переменный ток
Электрический ток, изменяющий с течением времени свою величину и направление (или только величину), является переменным током.
Если изобразить на гра'фике величину и направление электрического тока, то можно воспользоваться координатами Декарта,
*\S\S\/\S\/\J\f\
Рис. 170. График постоянного тока
Рис. 171. График пульсирующего тока
.0
О
t
откладывая по вертикальной оси величину электрического тока, а по горизонтальной оси - время, в течение которого он проходит по депи. Условились электрический ток одного направления откладывать вверх  от горизонтальной оси, а ток  противоположного направления в той же цепи - вниз от этой оси. При этих условиях постоянный ток изображается графиком, приведенным на рис. 170.  Электрический ток, непрерывно меняющий свою величину, не изменяя направления,  изображен на рис. 171. Такой  ток называется пульсирующим. Переменный ток, меняющий величину и направление, изображен  на графике рис. 172; здесь величина или сила тока меняется по закону синуса. Такой ток называется синусоидальным переменным током.
154
Рис. 172. График переменного синусоидального тока
63. Получение переменного тока
При изучении явлений электромагнитной индукции было доказано, что при движении проводника в магнитном поле, при условии пересечения им магнитных силовых линий поля, в проводнике индуктируется электродвижущая сила.
Наивыгоднейшие условия для образования электромагнитной индукции будут при наибольшем пересекании магнитных силовых линий проводником. Последнее условие будет соблюдено, если направления проводника, его движения и магнитных силовых линий поля взаимно перпендикулярны.
В этом случае величина э. д. с. определяется по формуле 36:
" H-1-v
108
где Е - величина электродвижущей силы индукции в вольтах;
Н - напряженность магнитного поля в  "  ,"" "
*.        Рис. 173. Движение про-
1ау^ал,       водника в магнитном
/ - длина проводника в сантиметрах;    поле:
г" - СКОРОСТЬ ДВИЖеНИЯ ПрОВОДНИКа Пер-  i - 1-е положение провод-
пендикулярно к направлению маг- проводни^^-^^о6-
НИТНЫХ СИЛОВЫХ ЛИНИЙ В СаНТИМеТ-  женив проводника
рах в секунду;
108 - коэфициент перевода величины э. д. с. из абсолютных электромагнитных единиц в практические (вольты).
Однако в практических условиях проводник движется в магнитном 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, следовательно, тоже будет меньше. При своем перемещении из положения 1 в положение 2 проводник пересечет определенное число магнитных 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 пересекаться (следовательно, меньше будет э. д. с. индукции), и, наконец, 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 магнитных силовых линий и направлением движения проводника (рис. 173), т. е. в каждый данный момент величину э. д. с. индукции можно определить по формуле:
//•/•ibsina       ч
е =-------в.      (38)
108 155
Если а = 0, то sincc = 0 и е = 0. Если агг:90°, то sin 90° = 1 и Е =
Н.1.у
108
о,
Для доказательства возможности получения переменного синусоидального значения э. д. с. индукции рассмотрим процесс вращения проводника в равномерном магнитном поле с постоянной окружной скоростью v, причем проводник движется по окружности (рис. 174) с центром в точке О.
Направление движения проводника (указано стрелкой) - против часовой стрелки; линия Ofl? называется  нейтральной линией; проводник, находящийся на этой линии,
?_'4 не пересекает магнитных силовых линий,
*[ а скользит как бы вдоль них, и поэто-Ц-1^, му в нем не индуктируется э. д. с. *- 2  Пусть проводник, двигаясь по окружности, достиг точки 2, повернувшись на угол а. Скорость v можно изобразить касательной в точке нахождения проводника к окружности, по которой он двигается. При нахождении проводника в точке 1 скорость будет направлена вдоль магнитных силовых линий. В точке 2 скорость можно разложить на две Рис. 174. Получение перемен-  составляющие, из которых одна - V1 - ного тока    . направлена вдоль магнитных силовых
линий, а вторая -1>2 - перпендикулярна
к ним. Естественно, что пересечение магнитных силовых линий в каждый момент зависит от составляющей 1>2. Как видно из рис. 174,
V2 = v- sin a.
В точке 3 скорость v будет направлена перпендикулярно к магнитным силовым линиям, т. е.
v = v2.
На основании всего вышеизложенного подтверждается, что при вращении с постоянной скоростью проводника в равномерном магнитном поле в нем действительно индуктируется переменная синусоидальная 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 вышеизложенных выводов и после этого построить полную кривую синусоиды.
Описав полную окружность, проводник начнет повторять свое движение, а э. д. с. индукции будет также повторять свою величину и направление по той же синусоиде; таким образом можно
156
получать переменный ток, замыкая цепь с переменной синусоидальной 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
отношение - есть не что иное, как угловая, скорость, обозначаемая обычно о". Следовательно:
а
а) = - и а = а> г.
t Подставив значение а в формулу 38, будем иметь:
е -----sinw^e.     (39),
108       v '
64. Периодическая частота
Рассматривая процесс получения переменной синусоидальной э. д. с. индукции, мы установили, что процесс изменения ее величины 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, необходимое для полного цикла изменений, называется периодом тока и обозначается буквой Г.
Следовательно, если изобразить изменение рис //5. График перио-силы тока кривой (рис. 175), то период дического переменного тока укажет промежуток времени, в течение    тока
которого  сила тока совершает все свои
изменения по синусоиде, после чего эти изменения начинают повторяться. Все периоды для данного тока, естественно, равны между собой.
В дальнейшем изложении, когда будет говориться о переменном токе, всегда надо подразумевать простой периодический синусоидальный переменный ток.
Переменный ток чаще всего характеризуется не величиной периода, а числом этих периодов в секунду. Эта величина называется частотой переменного тока. Чтобы узнать, сколько периодов происходит за одну секунду, надо разделить ее на время одного периода, т. е. на Т, и следовательно:
f=1-,       (40)
где /-частота переменного тока; Т-период.
157
-Г
Частота, следовательно, есть величина, обратная периоду. Например, если период тока Т - - секунды, то/= - = 50 периодов
OU     J
в секунду.
Для измерения частоты переменного тока применяется единица, называемая герц, который равен частоте в один период в секунду. Следовательно, если частота переменного тока- 50 периодов в секунду, то можно просто сказать: 50 герц.
В СССР частота переменного тока для государственных станций принята в 50 герц; такая же частота применяется и в подвижных электрических станциях переменного тока, находящихся в инженерных частях.
_    Для специальных  установок может упо-
Рис 176 Четырехпо- требляться переменный ток и другой частоты, люсный 'генератор пе- например для электропечей - 5-15 герц. Часто -ременного тока:  та измеряется электроизмерительным прибором, 1, 2-проводник называемым частотомер.
При рассмотрении процесса получения синусоидальной 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 k точкам 2-3-4-5-6-7-8 и опять к точке / происходит полный цикл изменения э. д. с., т. е. один период. Следовательно, частота переменного тока в этом случае будет численно равна числу оборотов проводника в секунду:
f- - 7"60'
е\
/•\
ЧУ \S
где п- число оборотов в минуту.
Следовательно, чтобы получить частоту
в 50 герц при данной конструкции генератора,  Рис^ /77> График _ надо иметь я = 50-60 = 3000 оборотов в ми- реме'нной  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 рассмотреть 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 отрицательные, 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       /_ ^
/~ 60 '
158
и в общем виде в случае р пар полюсов
/=?-А       (41>
7  60      v ;
Пример 1. Определить частоту, которую дает шестиполюсный генератор переменного тока при п - 1 000 об/мин. Решение:
,  3-1000  "  . _л / = -д-г- = 50 пер/сек. = 50 герц.
Пример 2. Определить  число оборотов в минуту четырехполюсного генератора переменного тока, который  вырабатывает э. д. с. с частотой 50 герц. Решение:
60-/  60-50 . САП  ,. п - -^- - --;- = 1 500 об/мин. Р 2
65. Мгновенное и эффективное значение тока и напряжения
При рассмотрении вопроса о получении переменного тока была-установлено, что величина и направление э. д. с изменяются, а следовательно, будет меняться и сила тока, если э. д. с. будет замкнута на определенное сопротивление. Одновременно было обнаружено 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 данный 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 - положительную и отрицательную. Зная максимальное значение 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 величинами (параметрами) для данного тока.
Учитывая все вышеизложенное, можно определить любое значение э. д. с. или силы тока, если известна амплитуда.
i = /max -sin ос.      (42)
e = ?max-sina.       (43)
Это особенно наглядно видно из рассмотрения рис. 178. Угол а... определяющий положение вектора силы тока (отрезок ОА, определяющий величину и направление силы тока, называется вектором) в данный момент времени, называется фазовым углож или просто фазой тока.
159
Заменяя значение а через <"/:, получим:
г = /тя--8ти>?.
(44)
___АЛ
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 переменного тока называется действующей или эффективной.
Действующей силой переменного тока считают 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 вызовет 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 значения - соответственно /max и Ятах и, наконец, действующие значения - / и Е. Вычисления и измерения показывают, что действующая сила тока меньше амплитуды в 1/2 или 1,41 раза, т. е.
-max
Рис. 178. Векторное
изображение силы
тока
/ =-
1/2 = 1/2-7
= 0,707 Л
1,41/.
(45)
(46)
Соответственно и для э. д. с.
?"
Я = ±^! = 0,707?тах,
?""-: = 1,41 Е.       (47)
.Эффективное значение напряжения на зажимах также будет:
tf=-^L:= 0,707 Ua ?/ш.х = 1,41 U.
(48) (49)
Всеми электроизмерительными техническими приборами в цепях переменного тока отмечаются действующие значения силы тока, з. 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 значения, 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 нагревание 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 величины в данный момент времени.
-----J^max
Рис. 179. Совпадение фаз силы тока и напряжения
Говорят, что две величины, изменяющиеся периодически, совпадают 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
/ =/max'Sin "; U= t/max'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 = -/шах • sin a; i - /тах • sin(a - <р).
Угол ср 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 соответствующих 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.
11 Электротехнические средства
161
Оказывается, процессы, происходящее в цепях переменного тока-значительно сложнее, чем в цепях постоянного тока, и там наблюдаются сдвиги фаз, подобные указанным на рис. 180. Можно проделать 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
____^"тах
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 сопротивлением 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 сопротивления остались без изменения как при постоянном, так и при переменном токе; следовательно, дополнительное сопротивление^ вследствие которого уменьшилась сила тока, вызвано наличием катушки; это сопротивление называется индуктивным или реактивныNL Оказывается, это сопротивление зависит от частоты переменного
>,        162
*
Рис. 182. Включение  емкостного сопротивления: А-амперметр; 7 - вояьтметр
тока, а также от пространственного расположения проводов и от их геометрических размеров. Чем больше частота, тем больше индуктивное сопротивление. Индуктивное сопротивление объясняется наличием э. д. с. самоиндукции.
Индуктивное сопротивление резко увеличивается, если в катушку ввести железный сердечник. Приборы, которые вызывают появление индуктивного сопротивления, называются катушками самоиндукции.
Следовательно, в цепях переменного тока, кроме активного сопротивления, зависящего от материала проводника, как это было при постоянном токе, имеется еще индуктивное сопротив-   (V"
ление. Наличие этого сопротивления и вызывает сдвиг фаз между напряжением в цепи переменного тока и силой тока. Исследования показывают, что: 1) в цепях переменного тока
с одним активным сопротивлением 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, нагревательные приборы и т. д. Если в цепь переменного тока включены электродвигатели, то получается уже индуктивное сопротивление и появляется сдвиг фаз.
Если последовательно с лампой включить конденсатор (рис. 182) и к данной цепи подвести сначала постоянный, а затем переменный ток, то можно заметить следующее 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 последовательно с конденсатором. В цепях переменного тока с емкостным сопротивлением вызывается сдвиг фаз между силой тока и напряжением, причем сила тока при емкостной нагрузке опережает напряжение на зажимах (рис. 183).
Рис. 183. Сдвиг фаз  при емкостной нагрузке
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 переменный ток можно рассматривать как ток постоянный. Следовательно, для мгновенных значений переменного тока применимы все основные 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 мгновенных к действующим значениям, то благодаря присутствию в цепи переменного тока индуктивного и емкостного сопротивлений, естественно, возникает необходимость учета этих факторов, и формулы основных законов принимают более общий характер.
0>^ЛД|л-_]
0>Э---------* ,
Рис. 184. Измерение мощности переменного тока
Сопротивление, получающееся в результате сложения всех сопротивлений 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 / 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, включенный 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 напряжения. 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.
I-U
cos <р.
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 = /-?/-coscp em.     (51)
Кажущаяся мощность измеряется в вольтампе-рах.
Для пояснения сказанного рассмотрим, какие колебания мощности будут происходить в цепи переменного тока, когда эта цепь замкнута, например, на катушку самоиндукции с большой самоиндукцией и ничтожно малым активным сопротивлением. Сила тока, как было указано раньше, в такой цепи будет отставать от напряжения. С увеличением силы тока внутри катушки усиливается магнитное поле. На создание этого поля расходуется мощность, подводимая от сети. Когда ток, пройдя через свое максимальное значение, 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 изменившееся 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 20000#б/п при напряжении 20000 в и при cos <р = 0,5, 0,6, 0,8 и 1. Решение. Пользуясь формулой 51, находим:
D г __
U-cosy При cos <p = 0,5
, 20000000 лпп
'^ТШоТо^2000*-
При cos ср = 0,6
_ 20000000 '- 20000-0,6 =166° а-
При cos <р = 0,8 При cos <р =- 1
, 20000000 , ._. /=200ЖоЗ=1250а-
- 20000000 , ЛАП /=-2ШО- = 100°а-
Этот пример показывает, как невыгодно для сетей работать с низким cos 9 и как при этом увеличиваются потери на нагревание.
В сетях переменного тока непрерывно ведут борьбу за увеличение cos ср.
Пример 4. Определить действительную (ваттную) мощность генератора, раз--вивающего напряжение 230 в при нагрузке в сети 100 а и cos <р = 0,8 и cos ср - 1...
Решение:
PI = 230-100-0,8 = 18400 вт = 18,4 кет. Р2 = 230-100-1 = 23000 вт = 23 кет.
165
Физический смысл угла сдвига  <р заключается в ел едующем Если между / и  U нет сдвига фаз, генератор все время расходует
энергию в сеть (рис. 185). Если же между / и U есть сдвиг фаз, генератор часть каждого полупериода отдает энергию в сеть, а часть чпо-лупериода получает ее обратно (рис. 186).
Рср
1
Для построения графика мощности следует брать для каждого момента времени мгновенные значения i и и, перемножить их и полученные значения мощности откладывать в определенном масштабе от оси координат. Вследствие одинакового изменения силы тока и напряжения зна-
Рис. 185. Мощность переменного тока при активном сопротивлении
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 направления тока.    L ц р
Мощность опред е- ' * ляется по среднему значению за период и в данном случае равняется произведению действующих значений силы тока и напряжения.
Угол сдвига фаз ср определяет собой то время (ту часть периода), в течение которого генератор сам получает энергию из сети, т. е. превращается из источника в приемник энергии (рис. 186, где эта часть мощности лежит ниже горизонтальной оси).
Вполне понятно, что чение передавать энергию нежелательным, так как дачи:
1) при 9 = 0 энергия движется в сети только поступательно и Р>0 (рис. 185);
166
Реактивная мощность
Рис. 186. Мощность переменного тока при индуктивной и активной нагрузке
сдвиг фаз в цепях, имеющих назна-от источника к потребителю, является он уменьшает полезное время пере-
2) при ср = 90° вся участвующая в процессе энергия совершает только одно колебательное движение и Р = 0 (рис.  187);
3)  при 0<ср<90° имеется промежуточный случай (рис. 186).  /^ (- -
Часть энергии, которая совершает колебательное движение, получила название реактивной энергии; соответственно-реактивная мощность (рис. 186).
68. Получение трехфазного тока
Все предыдущие рассуждения, опыты и выводы относились к так называемому однофазному переменному току. На практике чаще пользуются трехфазным током. Если взять три генератора переменного однофазного тока, дающих одинаковые по величине 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
Неимение энергии от цзли к источнику
Рис. 187. Мощность переменного тока при индуктивной нагрузке
U<p
1  U<p ? 1	1Ф
^^\
\
Кривые напряжений трех фаз
Рис. /55. Получение трехфазного тока
достигают наибольших значений неодновременно), то можно получить так называемый трехфазный ток.
Как получить практически трехфазный ток от одной машины?
Расположим на невращающейся части (/) электрического генератора (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 однофазные 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 то же самое сделать с нагрузками (рис. 189), то получится трехфазная система с четырьмя проводами. Подобное соединение обмоток генератора и потребителей энергии называется соединением
/,
D "%
Рис. 190.  Графическое изображение трехфазного тока
"звездой". Четвертый провод, соединяющий общую точку соединения 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 - г\ и iz равны, но противоположны по направлению, а /3 -0- Сумма будет тоже равна
1 Нельзя смешивать понятие о фазе в многофазных токах с фазой в векторных диаграммах.
168
нулю. То же самое получается, если проделать сложение сил тока для любого момента времени по векторной диаграмме (рис. 190, II). Сумма векторов /а и /2 будет равняться вектору /._2, который будет равен по величине вектору /3, но направлен противоположно. Следовательно, сумма векторов /3 и /-_2 будет равна нулю, что и доказывает, что алгебраическая сумма сил токов в отдельных фазах в любой момент времени равняется нулю, если сила тока во всех фазах одинакова.
Рис. 191. Трехпроводная система трехфазного тока при соединении "звездой"
Если есть возможность поддерживать равномерную нагрузку,,, то необходимость в нулевом проводе отпадает и система превращается в трехпроводную (рис. 191).
Поддерживать равномерность нагрузки отдельных фаз очень затруднительно, и потому нулевой провод обычно прокладывается, но его
U,-2
Г-
60
^ 1207^\
0--ДО
Оф,
Utp3
иФг
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 случае 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.
/=/Ф.
(52)
1 Линейное напряжение обозначается U или Ua . To же относится и к обозначению силы тока.
169
Фазное напряжение U$, как показывают теория и измерение, меньше линейного U в J/3, т. е. в 1,73 раза.
Уз-1Уф.
U-.
(53)
Это можно доказать, найдя разность напряжений двух соседних .фаз, что можно сделать на векторной диаграмме (рис. 192). Чтобы найти разность векторов 11Ф1 и (/Фа, надо к вектору (7Ф1 прибавить зектор - {Уф,, равный и противоположно направленный вектору ?/ф,.
!
UA*U(p
1)л=иф
Рис. 193. Соединение фаз трехфазного тока "треугольником"
Из векторной диаграммы (рис. 192) видно, что диагональ Ul-z .дает вектор линейного напряжения между первым и вторым проводами трехфазной системы.
^1-2 _
иф -cos 30°;
но так как
то
cos 30° =
1/3
•или
<V_L -- J/з.
2 ==U*'-2~t
u,-2=Y^ -и*"
Ux=l,73 U*.
Следовательно, действительно, в случае соединения обмоток генератора "звездой" линейное напряжение больше фазного в ]/3, т. е. в 1,73 раза.
Однако можно обмотки трехфазного генератора переменного тока соединить и по-другому, а именно: начало одной обмотки с концом другой, как показано на рис. 193. Подобное соединение называется соединением "треугольником". Если внешняя цепь разомкнута, то, несмотря на соединение обмоток отдельных фаз, ток не появится, так как в каждый данный момент внутри системы алгебраическая сумма э. д. с. равна нулю. При замыкании внешней цепи лойдет электрический ток, причем линейное напряжение U будет |)авно фазному напряжению LJ$.
и=иф.       (54)
170
При этом сила линейного тока будет больше силы фазного тока в УЗ, т. е. в 1,73 раза.
7=1/3"./ф.     (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 системы надо суммировать мощность всех фаз.
P=P1'+P2 + Ps.
где Р - общая мощность трехфазной системы; Р--мощность в первой фазе; Я2 - мощность во второй фазе; Р3- мощность в третьей фазе. Если нагрузка фаз равномерна, т. е. р_р _р
-1---2--'З"
ТО
Рис. 194.  Векторная
диаграмма для соединения фаз "треугольником"
Р=ЗР-.
Мощность одной фазы определяется по формуле 51, выведенной для однофазного тока, т. е.
Рг = /ф • Г/ф • cos ср,
где /ф- фазная сила тока; ?/Ф - фазное напряжение;
ср - угол сдвига фаз между напряжением и силой тока. Следовательно,
Р=3/ф • t/ф • cos ср.
Если заменить фазные значения напряжения и силы тока через-линейные, так как именно эти значения обычно измеряются приборами на электрических станциях, то получится:
P=|/3-/.l/.cos<p. .      (56)
Действительно, при соединении обмоток "звездой" /-==/ф (формула 52) и ?/ = }/3-?/ф (формула 53). Следовательно,
Р=3-/а
U   3-Уз
U& - cos ср = 3 • /• -- cos ср = - г  • /•?/• cos cp= Ф Y 1/3   УЗ -1/3
При ственно:
= 1/3 •/•!/• cos <р. соединении  обмоток треугольником  получится  соответ-
P = 3-I& 'Ujk • cos о == 3 • ------ • U • cos с? =
з-Кз
|/3  ~ ~"т /3- |/3 = J/3-/.,y-cos<p. 171
- •/•[/• COS cp -
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=УЗ~-иф = 1,73-120 = 207,6 в.
При соединении фаз генератора "треугольником" линейное напряжение 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:
'* = Tf=w=a9ft
Пример 7. Определить мощность трехфазной системы, если напряжение U = 230 в, сила тока / = 25 a, cos <р = 1 и cos <р = 0,8. Решение:
1)  Р= 1,73-230-25-1 =9947,5 в т = 9,95 кет.
2) Р= 1,73-230-25-0,8 = 7 758 вт = 7,76 кет.
Следовательно, при работе на электрическое освещение (cos 9 = = 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. Подвижные электрические станции переменного тока, имеющиеся в войсках, также применяются трехфазного тока. Самым важным преимуществом трехфазного тока является то, что он обладает свойством создавать вращающееся магнитное поле, что дало возможность построить дешевые и простые так называемые асинхронные электродвигатели переменного тока, значительно лучшие, чем электродвигатели 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 линейными 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 приемников электрической энергии эксплоатационное номинальное напряжение переменного тока - 220/127 в. Преимущества этой системы перед другими стандартными (380/220 в и 500 в), встречающимися в народном хозяйстве, заключаются для полевых условий в следующем: 1) наибольшее распространение в промышленности,
i       172
что имеет решающее значение для военных условии, так как* позволяет наиболее удобно использовать машины и аппараты переменного тока, применяющиеся в большом количестве в народном хозяйстве; 2) применение более прочных и экономичных электрических ламп при напряжении 127 в; 3) большая безопасность для обслуживающего персонала; 4) лучшие условия работы изоляции, что особенно важно в полевых условиях.
Естественно, что напряжение в 220 в представляет опасность для обслуживающего персонала, и поэтому применяются соответствующие 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 чрезвычайно большое разнообразие напряжений как установок довоенного времени, так и осуществленных во время войны. Это разнообразие напряжений служило большим препятствием к осуществлению параллельной 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 инженерных войсках, но и от местных государственных станций и линий передач электрической энергии с напряжением 3000, 6000, 10000% и 35000 в. Такие высокие напряжения очень выгодны для передачи энергии на большие расстояния, так как при одной и той же мощности сила тока в проводах уменьшится, а вмевте с тем уменьшатся и потери.
В этом случае должны быть использованы так называемые трансформаторные подвижные подстанции, снижающие эти высокие напряжения в низкие - эксплоатационные (220, 127 б).
В последнее время наблюдаются тенденции к расширению сферы применения эксплоатационного напряжения 380/220 в, что вызывается экономией материала проводов и, в частности, меди по отношению 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 напряжения 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 хозяйство электрических установок с новыми электрическими параметрами 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 ЫО5 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, наоборот, 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 установке радиопередатчиков и радиоприемников и т. д. Такое надежное соединение металлическим проводником какой-нибудь части электрического устройства с почвой называется заземлением.
3 е м л е и в практическом смысле называют любую точку земной поверхности, удаленную не менее 20м от всяких точек перехода в землю тока из частей электрического устройства. Металлический проводник, находящийся в непосредственном соприкосновении с почвой, называется заземлителем или заземляющим электродом.
Заземлить какую-нибудь часть устройства - значит соединить эту часть металлически с заземляющим электродом. Замыканием на землю называется электрическое соединение с землей какой-нибудь части установки, происшедшее вследствие нарушения изоляции установки; ток, возникающий вследствие порчи изоляции и протекающий через место замыкания, называется током замыкания на землю или током утечки.
Соединение с заземлителем одной из точек электрической цепи., устраиваемое для обеспечения надежной работы установки, называется 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 защитных заземлений, предназначенных для защиты людей от опасных 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 потливости, качества обуви и других причин.
Протекание через тело электрического тока в 0,1 аи 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:
/=-^J-l-L^O,ll a, R 1000
174
что уже смертельно. Поэтому электротехнические установки ДОЛЖНЬЕ быть выполнены таким образом, чтобы человек был огражден ог 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 напряжение, оказываются весьма опасными. Обеспечить безопасность прикосновения 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 случайных прикосновений к частям электротехнических установок, могущих оказаться под напряжением, является надежное заземление, снижающее 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 электрическим устройством, от появления опасного напряжения на перечисленных 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 б.
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 неисправности 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 ж 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, забиваемые вертикально в землю. Трубы забиваются или ввертываются заподлицо с землей или еще ниже. Заземлители следует ставить возможно ближе к заземленным частям. Если заземление устраивается из нескольких труб, то расстояние между ними рекомендуется брать не менее длины трубы, во избежание слишком большого мешающего влияния заземлителей ("экранирующее" действие) 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 м 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 безопасное напряжение прикосновения принимается напряжение 40 б и ниже.
Кроме того, при наибольшем возможном токе через землю опасные для здоровья напряжения не должны возникать также между различными пунктами почвы, находящимися вблизи заземляющих 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 напряжения должны выбираться вдали от путей движения людей и живот-яых 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 подготовке районов возможных военных действий и разработке конструкций и методов быстрой постройки временных высоковольтных линий передач и трансформаторных подстанций. При использовании энергии местных станций установки и электрифицированные аппараты 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, бесперебойного электроснабжения. Необходимость стандартизации вызывается 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 энергетических 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 использованы для тех или иных целей при ведении военных действий.
Восстановление разрушенных станций и линий передач, а также расширение установок должны привлекать особое внимание командования. 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 энергетических сооружений. Масштаб требуемого оборудования и материалов 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 вывезено для полевой армии около 2 000 наименований различного имущества, из которых важнейшие: 1 030 комплектов агрегатов, 650 трансформаторов, 380 электродвигателей, 110 генераторов, 1200 000 ламп накаливания, 220000 арматур с патронами, 7600000 м кабеля высокого напряжения, 28000000 м изолированного провода, 840 000 м кабеля для электризации, 8400000 м голой проволоки, 364000 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 производились войсками разных армий. По словам полковника австрийской армии Мюллера, в области электротехники за период империалистической войны 1914-1918 гг. "были решены такие задачи, постановка которых казалась даже в предвоенное время невозможной". 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 потребности в материалах возрастают во всех областях военной техники. Особенно это касается дефицитных материалов и импортного сырья. Использование местных электрических станций как на своей территории, так и на территории противника должно происходить при всякой возможности получения от них электрической энергии.
Местные электрические станции обслуживаются при их использовании: 1) на своей территории постоянным персоналом и 2) на территории противника электротехническими частями или персоналом станции, но под контролем частей. В случае разрушения местной 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 электрической энергии. При наличии нескольких крупных станций следует 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 постройке, 2) специальных машин для механизации работ по постройке высоковольтных линий и 3) подвижных и разборных трансформаторных подстанций.
72. Полевые высоковольтные линии передач электрической
энергии
Несмотря 'на целый ряд недостатков, присущих высоковольтным линиям, строящимся в зоне военных действий, эти линии возводились 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 приходилось 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 однообразие и простоту конструкций, однородность размеров, врубок и пр., не допуская незначительных различий, вызванных излишней точностью расчета, и учитывая возможность применения суррогатных материалов (железные провода и пр.).
Рациональность применения железных проводов объясняется следующим. При передаче на сравнительно небольшие расстояния небольших 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 заменять медь железом, обладающим меньшей электропроводностью, но имеющим достаточную механическую прочность. Широкое применение железные провода получили в период первой мировой империалистической войны. В настоящее время железные провода имеют большое распространение в практике. Основные данные железных проводов диаметром 4, 5 и б мм указаны в таблице XXI.
Таблица XXI Основные данные железных проводов
Номинальный диаметр в мм	Действительная площадь поперечного сечения в мм-	Расчетная длина в мм	Относительное удлинение в мм	Временное сопротивление в кг/мм2	Число перегибов на 180° до разрушения	Омическое сопротивление при постоянном токе и для 1 000 м провода при 20°С в ом	Удельное сопротивление при постоянном токе в ом м/мм2	Средний температурный 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 сварочного аппарата .можно ставить для соединения специальные зажимы (рис. 195).
12*       179
04.5
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 постройки и уменьшения стоимости линии выгодно увеличивать пролет между опорами. Однако  это справедливо только до опреде-S" ленного пролета, так как с увеличением про-"о лета растет стрела провеса и, следовательно, высота опоры, и самая опора становится более тяжелой, а в случае больших пролетов-и более сложной по своей конструкции; меха-Приварить низация сравнительно проста  при простых формах опор и доставляет значительные затруднения при сложной их конфигурации. Конструкции промежуточных и анкерных опор для высоковольтных линий приведены  на рис. 196-198.
При данных конструкциях опор можно применять величину пролета между опорами до 80 м. Анкерные опоры должны ставиться по одной на 1 км линии, в ее изломах, на переходах через шоссе, железные дороги, реки и т. п.; во всех остальных случаях устраиваются промежуточные опоры. Поправки в конструкции опор и глубине зарывки делаются в соответствии с местными условиями (грунт, условия работы, наличие необходимых материалов).
Изоляторы для высоковольтных линий применяются штыревого типа. Основные электрические характеристики изоляторов указаны в таблице XXII.
Таблица XXII Основные электрические характеристики изоляторов
Рис. 195.  Зажим для
сростков  железных
5-мм проволок
	Номинальное эксппоата-		Ф			
	ционное напряжение при деревянных опорах в кв		о &-> "в	и w "Л	• w 0 ft tiS	Ф а g" 1л Ф _
Тип штыревого изолятора	с незазем-пенными штырями	с заземленными штырями или металлическими опорами	<°§ 08 Я ИМ 1* >> 03 О К	Мокрораа ное напрз зкение	Фи Ф ф М 0 (r) к к В "gS о?й	Минимап] 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 линий передач высокого напряжения может дать применение разборных опор по типу употребляемых 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 сложностью кабельных работ при высоком напряжении. Имеются сведе-
Опора типа ПВ->  Опора с пасынком  Опора типа ПД6->
типа П6->
Опора типа ПД6-1
Рис. 196. Конструкции промежуточных опор  для  линий  с  напряжением
в 6600 в
ния, что кабель на напряжение 3000 и 5000 в был проложен немцами в передовой полосе на Западном фронте. Большое количество 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 утверждение 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 6000 в с резиновой изоляцией для передвижных потребителей энергии -
-900-^

~ оЗ
I.
'400
-юоо-4\

300; \
^3
т
Рис. 197. Общий вид анкерной опоры на 6600 в:
1 - столбы сосновые 11-м; 2- столбы сосновые 8-.и; 3- подушка; 4 - траверса ^100 X 65 X X 10 мм; б - штырь длиной 260 мм, диаметром 20-29 мм; 6 - болт длиной ; 260 мм, диаметром 20 мм; 7 - болт длиной 350 мм, диаметром 20 мм; 8 - болт длиной 540 мм, диаметром 20 мм; 9 - поперечина 370 X 70 X Ю мм
экскаваторов, торфодобывающих машин, электроплугов и т. п. - представляет собой очень важную задачу. Замена воздушных передач кабелем высокого напряжения имеет большое значение при маскировке.
182
- jt~300  "1
~%чЛ"~~*  " щ\
I I
и

Лроме/иупочяая опора
Ликерная опора
-Ш1-1
600
т
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 требований является быстрота установки. По опыту мировой войны известен случай постройки в английских частях в сутки 1,5 км высоковольтных трехфазных линий хорошо обученной и тренированной командой. Подобная скорость постройки в настоящее время уже недостаточна. Современное состояние техники механизации 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 производства работ.
183
Рис. 199. Схема механизации работ при постройке высоковольтных линий
Механизация на строительстве воздушных линий высоковольтных 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.
Б у ровая 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, .аналогичный 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 заторможена тормозом; тогда штанга получает нормальное число оборотов. Наоборот, когда заторможена штанга (другим тормозом), гайка получает 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, причем бурение производится за 10-15 приемов, в зависимости от грунта. Машина обслуживается двумя бойцами (бурильщик и тракторист). Производительность машин выше примерно в восемь раз, чем ручной труд.
Кроме прямого назначения - сверления дыр для столбов высоковольтных линий, машина может быть использована во всех случаях, где требуются для различных инженерных работ и строительных 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 лебедки-кабестана. Стрела крана во время работы снимается с крюка, на котором висит во время переезда, и упирается в землю. Таким образом, вес опоры передается стрелой не на трактор, а на землю.
186
Рис. 200л. Общий вид буровой машины на тракторе СТЗ-3
:$
Рис. 2006. Буровая машина БИ-9 на тракторе СТЗ-3
Отмечая большую труда при применении
-ir
Стрела во время работы обязательно должна иметь небольшой наклон вперед, иначе с поднятым грузом она может опрокинуться назад на тракториста.
выгоду и повышение производительности крана на постройке высоковольтных линий, необходимо указать, что работа на кране требует хорошо обученной и дисциплинированной команды. Подъем и опускание груза производятся посредством червячной лебедки-кабестана. Ее грузоподъемность - 2 т. Реверсивное устройство дает возможность путем перестановки рукоятки включить лебедку на подъем и спуск груза или совсем остановить ее. Кран может быть применен не только для установки опор, но и для вытаскивания их. При вытаскивании опоры
^>Фм*пт*ЩФмт*Ф^у^
L 635 J Рис. 201. Кран-столбостав КИ-3 на гусеничном тракторе СТЗ-3
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 следует пробурить яму буровой машиной. Кран обслуживают три человека. 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; благодаря 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 просеках 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 инструментом и материалами, общим грузом до 300 кг. Время подъема - не более 0,5 мин. Подъем и опускание вышки производятся посредством 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 приведения в наклонное положение и предохранителями на случай аварии с тросом. Переход из походного положения в рабочее занимает 0,5-1 мин.
Рис. 203а. Устройство для размотки трех проводов одновременно:
1 - барабаны  для проволоки; S - ролики для выпрямления  проволоки;
3 - проволока
Приспособление для размотки проводов смонтировано на прицепке (рис. 203а) или на тракторе (рис. 2036). Оно состоит 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 разматывается 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 натяжения. 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 приподнятого колеса с катушкой.
190
w
шор <П-2
Рис. 2036.  Агрегат ДРИ для размотки, натяжки и сварки проводов на тракторе СТЗ-3
Тележка для развозки столбов (рис. 204) представляет собой два одноосных прицепа, связанных раздвижным дышлом. Расстояние 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 погрузки 6-9 чел. и для сопровождения-2-3 чел. Тягачом должен быть гусеничный трактор. Для перевозки столбов с большим успехом могут быть использованы гусеничные повозки, особенно в условиях бездорожья и болотистой местности.
Для механизации вспомогательных работ необходимо иметь комплект электрифицированного инструмента (пилы для валки и раскряжевки леса, долбежники, ленточные пилы, рубанки, сверлилки по дереву и металлу, торцевые ключи, нарезатели резьбы, отвертки я пр.) и агрегат для сварки железных проводов.
Рис. 204. Тележка для развозки столбов
Организация работ по механизированной постройке высоковольтных линий передач включает следующие операции: 1) рекогносцировка местности; 2) трассировка линии; 3) развозка столбов; 4) сращивание столбов, если они коротки; 5) навертывание изоляторов; 6) бурение ям; 7) ввертывание крюков в столб; 8) установка промежуточных опор; 9) сборка и установка анкерных опор; 10) размотка 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 жарты 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 материалов 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 материалов 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 просеку, 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 существующих линий связи, близость к которым идущей параллельно линии высокого напряжения вызывает нарушение правильной и безопасной 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, измеряются 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 анкерных - 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 вертикальны 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 производительности работ буровая машина должна быть снабжена острыми ножами.
При установке столбов краном наблюдать, чтобы они были опущены в яму на всю ее глубину. Особого внимания требуют, во избежание несчастных случаев, вопросы жесткого соблюдения техники 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 перпендикулярны к трассе. При монтаже анкерных опор наблюдать, чтобы: 1) сопряжения всех частей опоры были пригнаны плотно, без зазоров; 2) штыри не имели качки; 3) штыревые изоляторы были плотно насажены на штыри и стояли вертикально. Анкерные опоры монтируются с вышки.
При размотке проводов вдоль трассы надо соблюдать следующие технические требования: 1) не перепутывать провода между собой; 2) при пересечении дорог зарывать провода в землю на глубину 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 провеса 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 сообщения, линии связи и низковольтные электрические сети, не должны иметь сростков. Просвет между проводами линий высокого напря-
} 3 Электротехнические средства   193
Таблица XXIII
Провесы и натяжения голого железного провода (одножильного) диаметром 5 мм (сечением 19,6 мм2)
^\  Пропет в м	6	0	(	5	7	0
Температура в °С ^\	Натяжение в кг	Стрела провеса в мм	Натяжение в кг	Стрела провеса в мм	Натяжение 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
_ю ...... . .	74,8	925	70,0	1 150	66,9	1 400
	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
-МО ........	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
-J-30  ........	58,8	1 190	56,5	1 430	56,1	1 665
-4-40	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 проводов должно быть не менее 7,5 м.
74. Трансформаторы
Возьмем железный сердечник (рис. 205) с намотанными на нем двумя обмотками 1 и 2. В цепь обмотки 1, называемой первичной обмоткой, включим источник электрической энергии и рубильник; в цепь второй обмотки, называемой вторичной, включим гальванометр. При размыкании и замыкании рубильника в первичной цепи можно заметить отклонение стрелки гальванометра во вторичной цепи. Это явление весьма просто объясняется процессом взаимной индукции. При замыкании рубильника и при прохождении электрического тока магнитные силовые линии пересекают витки вторичной намотки, отчего образуется э. д. с. Когда в цепи устанавливается 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 магнитного потока, создаваемого им и пронизывающего вторичную обмотку. Следовательно, во вторичной обмотке должна непрерывна индуктироваться электродвижущая сила также переменного направ-
194
Рис. 205.  Взаимоиндукция:
д - гальванометр; 1, 2 - обмотки
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 п.2 этой обмотки: чем больше витков, тем больше величина э. д. с. Таким образом, при помощи трансформатора можно изменять напряжение в цепи переменного тока путем изменения числа витков в первичной и вторичной обмотках. В технических трансформато-
?
-IZOv
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. Е2 = U2.
Переменный магнитный поток, индуктирующий во вторичной обмотке э. д. с. = Е2, пронизывает и витки первичной обмотки, индуктируя в ней э. д. с. = ?\, величина которой зависит от числа витков этой первичной обмотки. Следовательно, электродвижущие силы Ег и Е2, индуктирующиеся в этих обмотках, пропорциональны числам витков, т. е.
?1 = \
Ее, Пп
(57).
или, учитывая указанное выше замечание о соотношении э. д. с. и напряжения на зажимах,
Vi=?i = K.
Uz  я.
(58)
Напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток трансформатора относятся друг к другу так же, как и число витков
IS*
195
этих обмоток. Это отношение называется коэфициентом трансформации и обозначается буквой /О
На рис. 207 приведена типовая схема передачи электрической энергии от районных электрических станций к месту потребления. Если трансформатор 2 повышает напряжение, чтобы иметь возможность передавать энергию более высоким напряжением, так как это наиболее выгодно с точки зрения потерь в проводах, то он называется повышающим. На месте потребления электрической энергии напряжение в трансформаторе 3 понижается для передачи в городе более низким напряжением и, наконец, в трансформаторе 4 понижается до величин, безопасных для обслуживающего персонала. Эти трансформаторы называются понижающее
6600
//5000
120
на электростанции; 3 - понижающий трансформа тор в  центре потребления энергии; 4 - понижающие трансформаторы у потребителей энергии
щими. Величины высоких и низких напряжений переменного тока, применяемые в инженерных войсках, уже указывались выше.
Совершенно очевидно, что трансформаторы могут быть как однофазные, так
Рис. 207. Типовая схема высоковольтной линии  И Трехфазные.
передачи электроэнергии на большое расстояние:  Фазные обмотки транс-
1 - генератор;  2 - повышающий трансформатор фОрМЗТОра ПереМСННОГО ТО-
ка могут быть соединены "звездой" или "треугольником".
Трансформатор обладает очень высоким коэфициентом полезного действия, который достигает у машин большой мощности величины 98 и даже 99%.
Пренебрегая внутренними потерями мощности в трансформаторе, можно написать:
* 1:== -2"
где Р1 = Д ?Д • cos cpx (мощность, забираемая трансформатором из сети) и Р2 ---= /2 U2 • cos cp2 (мощность, отдаваемая в сеть).
ср1 = ср2.
Следовательно,
А U\ - А Цг"
или
Л
/,
а
Ui
тц 'й-
(59)
т. е. силы токов в обмотках обратно пропорциональны напряжениям или числам витков.
75. Трансформаторные подстанции
Энергия местных электрических станций и линий передач используется при помощи подвижных или временных разборных трансформаторных подстанций. На подвижной трансформаторной подстанции
196
(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 следующих 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 безопасности; 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 трансформаторы. Под сухим трансформатором понимается такой трансформатор, обмотки которого ничем не ограждены от среды и охлаждаются окружающим воздухом; такие трансформаторы конструируются для небольших мощностей и для напряжений до 10000 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 специального наблюдения и испытаний; 3) трансформатор не требует сушки.
Недостатки этих конструкций: 1) подверженность воздействию сырости и, как следствие этого, порча изоляции обмоток; 2) необходимость вентиляции помещений, где установлены такие трансформаторы; 3) подверженность загрязнению охлаждающих каналов при неблагоприятных условиях эксплоатации; 4) относительная дороговизна.
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
Таблица XXIV
Зависимость пробивной
прочности от содержания
воды
(c)одержанив 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
К недостаткам масляных трансформаторов относятся: 1) увеличенные габариты; 2) затруднения в осмотре и ремонте, для производства которых необходимо спустить масло из бака и вынуть оттуда трансформатор; 3) необходимость просушивания обмоток трансформатора и масла, так как даже самое небольшое содержание воды очень сильно снижает изоляционную способность и пробивную прочность масла, что наглядно характеризуется данными таблицы XXIV. Трансформаторное масло должно применяться только чистое, хорошо рафинированное, без примеси каких-либо других веществ. Масло не должно содержать минеральных кислот, щелочей и активной серы, чтобы не было разъедания изоляции и металлических частей. 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 воспламенения. Вязкость масла должна быть незначительна, чтобы оно легко могло стекать по каналам обмоток и железного сердечника. Для установок, работающих на открытом воздухе, должно применяться масло, имеющее температуру застывания не ниже минус 45° С.
Масляные трансформаторы, применяемые для подвижных подстанций, приспособлены для перевозки с закрепленными обмотками (распорки, усиление креплений) и с трубчатым кожухом с высоким коэфициентом охлаждающей поверхности. Во всем остальном трансформаторы не отличаются об общераспространенных конструкций. Распределительные устройства высокого и низкого напряжения подвижных трансформаторных подстанций отличаются простотой и включают лишь самую необходимую аппаратуру (рис. 209): разъединители, плавкие предохранители, рубильники и простейшие измерительные приборы - амперметры и вольтметры с переключателем. Масляные выключатели обычно не применяются. Арматура высокого и низкого напряжения монтируется в различных отделениях общего крытого 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 10000 в это решается довольно просто. Приспособление для включения подстанции в линию передач 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
J-линейный ввод; 2-трехполюсный 5 разъединитель; 3 - предохранители 6 кв, 15 а; 4 - трансформатор 75/6;5 - амперметр ЭН - 300 а; в ~ вольтметр ЭМ - 260 в; 7-предохранитель освещения; 8 - штепсель осветительный 30 а; 9-предохранитель 125 а силовой;
10  - предохранитель 125  а запасной;
11  - предохранитель  30 а силовой;
12 - рубильник  трехполюсный 300 а;
13 - рубильник трехполюсный 80 я;
14  - предохранитель 5 а, 120 в; IS - лампа 127 в; 16-штепсельная розетка; 17 - штепсель  силовой 120  а; 18 - штепсель силовой 30 а; 19 - переключатель для вольтметра; 20-запасной заашм; 21 - предохранитель 160 "
Рис. 209. Схема электрических соединений подвижной трансформаторной подстанции типа Т-75/6
2) трех изолированных кабелей, длиной 11 м каждый, с наконечниками для подключения (рис. 211) к проводам линии высокого напряжения;
S~^-" Провод у?^ припаять !---F-"ri н наконечнику
\\
Изолированный кабель
Рис. 210. Штанга
Рис. 211. Наконечник для подключения 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 подстанции в линию.
От перенапряжений 1 трансформаторы защищаются путем усиления 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 величин, 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 металлических полюсов, изолированных слюдяной пластинкой толщиной 0,2 мм; один из полюсов предохранителя соединен с нулевой точкой трансформатора на стороне низкого напряжения, а другой - с корпусом трансформатора (земля). Предохранитель пробивается при переходе напряжения с высокой стороны на низкую при 500-600 б, в результате чего происходит сплавление дугой обоих металлических полюсов, чем достигается заземление обмотки низкого напряжения. Для контроля изоляции в подвижных подстанциях установлен специальный вольтметр (6 на рис. 209).
Расстояние от подвижной трансформаторной подстанции до электрической 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 подстанции нет надобности устанавливать такие приборы. Иногда на. установках с напряжением, превышающим 10000 в, ставятся дроссельные катушки для защиты от перенапряжений.
От коротких замыканий трансформатор защищается при помощи: трубчатых высоковольтных предохранителей. Предохранитель состоит из фарфорового патрона с насаженными на конце его медными ножами, входящими в неподвижные контакты, и тонкой медной 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 высокого напряжения, на случай неисправностей трансформатора или распределительного устройства высокого напряжения, устраивается защитное заземление всех металлических частей кузова подстанции. В качестве заземляющих электродов применяются железные оцинкованные полосы размером ЗОООХ65Х->9 мм; полосы укладываются 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 индукция; возникновение зарядов на проводах вследствие трения о них различных частиц, находящихся в воздухе (пыли, снежинок и т. п.); пересечение воздушными линиями, нап-ример 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, трансформаторов, а также кабельных и воздушных линий большого протяжения;, короткие замыкания при их возникновении и отключении; замыкания на землю" токоведущих частей вследствие повреждения изоляции и особенно в том случае, если они сопровождаются перемежающейся вольтовой дугой.
201
одновременно наконечник изолированного провода сечением 25 мм** •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 утрамбовывают. В случае если воды близко не окажется, полосы засыпают после посыпки солью без заливки водой, но глубину траншеи увеличивают, доводя до влажных слоев.
Вся аппаратура и имущество трансформаторной подстанции монтируются на прицепках, так как занимать для этих целей автомо-
Рис. 212. Вспомогательная прицепка подвижной трансформаторной
подстанций
биль было бы нерационально, учитывая, что данные установки работают продолжительное время на одном месте. Проходимость и подвижность такой установки получаются достаточно удовлетворительными. 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 подвижные трансформаторные подстанции, применяемые в сельском хозяйстве для электропахоты, электромолотьбы и других назначений. В период империалистической войны 1914-1918 гг. подобные подстанции использовались при снабжении энергией войск германской армии. В настоящее время подвижные трансформаторные подстанции строятся за границей, главным образом для сельскохозяйственных работ, составляя резерв армии на военное время.
Трансформаторные подстанции предназначаются для электрификации инженерных работ: мостовых, лесозаготовительных, строительных и др.
202
Трансформаторные подстанции смонтированы на прицепках с укрепленными 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 6600 в укреплены на крыше кузова. Трехполюсный разъединитель с рычажным приводом укреплен на шести опорных изоляторах; управление приводом производится при помощи рукоятки снаружи кузова; разъединитель служит для включения и отключения трансформатора. Трубчатые высоковольтные предохранители укрепляются каждый на двух опорных изоляторах, защищая подстанцию от перегрузок и возможных коротких замыканий. Распределительное устройство низкого напряжения с аппаратурой по схеме рис. 209 выносится при работе отдельно. Рубильники служат для включения трансформатора на силовую и осветительную нагрузки. Вольтметр снабжен переключателем для измерения линейного и фазного4 напряжений. Контрольная лампа распределительного устройства загорается тотчас по включении подстанции в линию, сигнализируя об исправности лампы и присоединения; лампа освещает аппаратуру распределительного устройства низкого напряжения. Предохранители установлены с плавкой вставкой стандартного типа.
Временные разборные трансформаторные подстанции собираются из стандартных деталей. Мощность трансформаторов может колебаться 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, укрепленной на столбах; 2) закрытого типа, когда изготовляется временный трансформаторный киоск, внутри которого производится монтаж 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 обыкновенным трансформаторным киоском. Для установок на мачтах применимы 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. Высоковольтное оборудование самое элементарное - разъединители и плавкие предохранители. Масляные выключатели обычно не применяются.
76. Общие сведения
Измерительные приборы получили громадное распространение во всех областях техники, но особенное значение они имеют для электротехники, так как только с помощью электроизмерительных приборов можно судить о силе и напряжении электрического тока.
В соответствии со своим назначением электроизмерительные приборы 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 хрупкие, требующие точной установки и осторожного обращения;
II  класс - технические приборы, менее точные (погрешность их показаний не должна превышать 2% от номинальной величины прибора) и чувствительные, но зато вполне пригодные для переноски, не требующие особых приспособлений для своей установки и поэтому применяемые везде (преимущественно на распределительных устройствах электротехнических установок, как, например, подвижных электрических станций и пр.); эти приборы быстро дают непосредственные отсчеты в практических единицах, без всяких дополнительных вычислений;
III  к л асе - приборы-указатели, предназначенные для неответственных измерений; погрешность их показаний может быть до 4% от номинальной величины прибора.
204
Что касается ^принципа действия электроизмерительных приборов, то по этому признаку можно указать на нижеследующие системы, имеющие наибольшее применение в установках инженерных войск:
1) магнитоэлектрические приборы, вращающий момент у которых создается благодаря взаимодействию между полем
Рис. 213. Щитовые  электроизмерительные приборы
и подвижной катушкой, по которой проходит приборы, основанные на намаг-
постоянного магнита электрический ток;
2) электромагнитные ничивающем действии тока;
3)  электродинамические приборы, основанные на взаимодействии между двумя проводниками с электрическим током, причем один из проводников не-   /
подвижный, а второй подвижный.
Имеются и другие, менее распространенные системы (тепловые, электролитические, электростатические и пр.), основанные на различных проявлениях электрического тока: тепловом, химическом и магнитном.
В практике электрификации встр ечаются установки постоянного 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 переменного тока.
При  выборе  прибо ров  необходимо также знать, в каких условиях будет работать прибор, т. е. надо ли иметь прибор  для стационарной установки (щитовой) (рис. 213) или переносной (рис. 214). Все необходимые данные для характеристики электроизмерительных приборов помещаются на шхалах их в виде условных знаков, указанных в таблице XXV.
203
Рис. 214. Переносной электроизмерительный прибор
Таблица XXV   *
Условные обозначения для электроизмерительных приборов
Условный а пак	Содержание знака	Условный знак	Содеря;анне знака,
А	Амперметр	(r)	Лабораторный прибор
V	Вольтметр	1	Контрольный прибор Технический прибор
W	Ваттметр	(r)	Прибор-указатель
Q	Омметр	-	Прибор для постоянного тока
		~	Прибор для  переменного
kWlt	Счетчик киловатт-часов	s^,	тока Прибор для постоянного и
f	Частотомер	з~	переменного тока Трехфазный ток
о ffflD T^-i	Магнитоэлектрическая система Электромагнитная система Электродинамическая система	~50 3 - 50 U ZKV \	Частота 50 герц Трехфазный ток частотой 50 герц Изоляция прибора испытана напряжением в 2 000 в Вертикальная установка прибора
		-*"	Горизонтальная  установка прибора
		^60°	Наклонная установка прибора под углом 60°
Примеры условных обозначений указаны в таблице XXVI.
Таблица XXVI
Примеры условных обозначений
_/50с П
(r)
Содержание обозначений
Электромагнитный технический прибор постоянного тока для наклонной установки под углом 30°
Электродинамический лабораторный прибор для измерения постоянного и переменного тока для горизонтальной установки
Всякий электроизмерительный прибор имеет следующие основные части: кожух, шкалу, указательную стрелку, успокоитель, оси, подпятники, приспособление для создания противодействующего момента.
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 приборов бывают равномерные, когда расстояния между двумя любыми смежными отметками равны между собой, и неравномерные, когда эти расстояния не равны. Шкалы приборов 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 показывает само название, служат для
успокоения колебаний подвижной системы приборов. Эти приспособления применяются различных систем. Например, изображенный на рис. 216 так называемый воздушный успокоитель состоит из цилиндрической трубки (1), закрытой с однрго конца и открытой, с другого. Внутри трубки перемещается легкий алюминиевый пор-
i ff°
'"'""'"Ч Я?
"'II,,/ '<7л, %/ °
~ <-" $ 1.5KV !
ю ?Г1
I <•"
Г ">>,,,/  So
• "'>..,?•
А II -Ц U5W-
Рис. 215. Шкала измерительного прибора:
/ - неравномерная  шкала; II - равномерная шкапа
в-  1	ви
, >*'"	..In
Ч	V
го  У	0 I
Ф \",.\	"д
& V	\\
V	
Рис. 216. Воздушные успокоители:
J - цилиндрическая трубка; 2 - поршень; 3 - ось
Рис. 217. Подвижная система:
i - алюминиевая рамка; 2 - обмотка; 3 - ось
шенек (.?), связанный с осью (3) подвижной системы прибора. Пр№ вращении подвижной системы по часовой стрелке под поршеньком, получается разрежение воздуха, а при движении в обратном направлении- сжатие. В обоих сл>чаях получается разность давлений воздуха на обе стороны поршенька, направленная против движения системы; в результате получается тормозящее успокаивающее действие.. Большинство электроизмерительных приборов получает показание измеряемой величины при помощи поворота подвижной системы.. Подвижная система может состоять, например, из легкой прямоугольной алюминиевой рамки (/), на которой намотана обмотка (2), из тонкой изолированной проволоки (рис. 217). Вращение рамкв
Рис. 218.
Спиральная пружина
\\\1>
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, употребляемых на распределительных устройствах подвижных электрических
станций инженерных войск, в связи с выполнением требования нечувствительности к тряске подвижная система приборов, чтобы не понижать точности измерения, выполняется особой прочности, и цапфы осей, опирающихся на камешки подшипников, делаются округленными.
При измерении различных электрических величин в приборе создается вращающий момент, действующий на подвижную систему прибора, поворачивая его до тех пор, пока он не уравновесится противодействующим моментом, создаваемым каким-то добавочным приспособлением. Чаще всего этот противодействующий момент создается при помощи пружин (рис. 218), имеющих форму плоских или цилиндрических спиралей. Могут быть использованы и другие приспособления для создания противодействующих моментов: 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 включении прибора показание его будет явно неверное. Для приведения указательной стрелки на нулевое показание в нерабочем положении электроизмерительные приборы снабжаются особым приспособлением (рис. 219). Указанное приспособление состоит из винта (/), выходящего наружу
жшуха. Поворачивая головку винта отверткой в ту или иную сторону, можно несколько перемещать точку закрепления спиральной пружины прибора и тем самым производить точную установку указательной 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.
Рис. 219.  Приспособление для установки указательной стрелки в нулевое положение- корректор:
1 -• винт
208
Технические электроизмерительные приборы должны удовлетворять 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 указательной стрелки на нуль.
6.  Показания прибора не должны зависеть от воздействия внешних 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
будет достигнуто при "расположении рамки Рис. 220 Принцип работы перпендикулярно к направлению магнитных магнитоэлектрического силовых линий. В этом случае через кон-    прибора
тур рамки пройдет наибольшее число магнитных силовых линий и направления магнитных силовых линий поля магнита и поля рамки совпадут.
Из сказанного совершенно ясно, что поворот рамки в перпендикулярное положение происходит при любой силе тока, протекающего по рамке. Чтобы использовать данный принцип взаимодействия магнитного поля и рамки с электрическим током для конструирования электроизмерительных приборов, надо создать для подвижной 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 котором сила взаимодействия магнитного поля и тока полностью урав-
14 Электротехнические средства   209
8
*"%bl"J",, *  frv
новесится противодействием пружины. КажД°й величине силы тока соответствует определенный угол поворота рамки, а следовательно, и определенное положение указательной стрелки, если последнюю,
укрепить на рамке, отмечающей соответствующее деление шкалы прибора. Из этого описания принципа работы магнитоэлектрического прибора видно, что данные приборы могут быть пригодны только для измерения постоянного тока, так как при переменном токе рамка отклонения не дает, а будет только дрожать. Дрожание рамки объясняется тем, что при обычно применяемой на практике частоте переменного тока в 50 герц указательная стрелка вследствие инерции подви-
Устройство
установки стрелки
на нуль
жнои системы не может
Рис. 221. Схема устройства магнитоэлектрического прибора:
1 - постоянный магнит; 2-подвижная рамка; 3-полюсные наконечники; 4~ указательная стрелка; б-противовесы; 6-противодействующие пружины; 7--винт для установки стрелки в нулевое положение; 8 - шкала; 9 - неподвижный железный цилиндр; 10 - воздушный зазор; 11 -каркас и успо- СЛбДОВЗТЬ 6ЫСТРЫМ КОЛ6-коитель    .,  "  г "
оаниям действующей силы.
Следовательно, магнитоэлектрический прибор надо включать в сеть так, чтобы электрический ток проходил по рамке в определенном направлении. Зажимы прибора имеют знаки плюс (-}-) и минус (-).
Конструктивное выполнение магнитоэлектрического прибора указано на рисунке 221. Главные части прибора - постоянный магнит (/) и подвижная рамка (2). Создаваемое постоянным магнитом с полюсными наконечниками (3) сильное поле делает прибор нечувствительным к влиянию всякого рода посторонних полей. Между полюсами подковообразного магнита помещена подвижная катушка (рис. 217), снабженная стрелкой (4). Катушка обнимает неподвижный железный цилиндр (9), облегчающий прохождение магнитного потока через катушку и способствующий более равномерному его распределению (рис. 222). Направляющее усилие создается двумя легкими спиральными пружинами (6), которые служат  также и для подвода электрического тока к рамке. Путь прохождения электрического тока в магнитоэлектрическом приборе указан стрелками на рис. 223. Эти же пружины возвращают рамку в исходное положение в нерабочем состоянии прибора. Указательная стрелка снаб-
210
Рис. 222. Магнитное поле магнитоэлектрического прибора:
F- направление сипы
Рис. 223. Путь прохождения электрического тока в магнитоэлектрическом приборе
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 приспособления, 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 действие пропорционально скорости движения рамки.
При описании принципа действия прибора было выяснено., что каждой величине силы тока соответствует определенный угол поворота подвижной системы, т. е. угол отклонения стрелки пропорционален при постоянной   д т напряженности поля лишь изменению силы тока. Следовательно, шкала (8) прибора получается равномерная.
Анализируя принцип работы и конструктивное выполнение прибора, можно установить достоинства и недостатки  магнитоэлектрических приборов. Достоинства их следующие: 1)  высокая чувствительность; 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) пригодность для измерения лишь постоянного тока; 2) чувствительность к перегрузкам, что объясняется малым сечением токопрово-дящих спиральных пружин и проводов рамки, которые при перегрузке легко могут перегореть; 3) сравнительно высокая стоимость.
Приборы магнитоэлектрической системы ставятся на распределительные 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 (/) и подвижной сердечник (2) из мягкого железа. Действие приборов основано на том, что при прохождении по обмотке неподвижной катушки электрического тока сердечник намагничивается и втягивается в неподвижную катушку; при этом сердечник совершает прямолинейное движение, как показано на рис. 224, или вращательное, как в электромагнитном приборе, изображенном на рис. 225. Противодействующей силой является упругость пружины (3) или противовес. Сила, с которой сердечник отклоняется от своего первоначального 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 постоянного, так и переменного тока, так как полярность сердечника меняется одновременно с изменением направления тока в катушке и железный сердечник будет притягиваться независимо от направления магнитного поля. Апериодичность в электромагнитных приборах достигается при помощи воздушного успокоителя (6). Установка стрелки в нулевое положение аналогична с магнитоэлектрическими приборами (рис. 219).
Рис. 224. Электромагнитный
прибор с прямолинейным
движением сердечника:
I - неподвижная катушка; 2- подвижной сердечник; 3-пружина; 4 - шкапа; 6 - стрелка
Рис. 225. Электромагнитный прибор с вращательным движением сердечника:
1 -неподвижная катушка; 2-подвижной
сердечник; 3 - противовес; 4 - шкапа;
S - стрелка; 6-воздушный успокоитель;
7 - узкая щель
Электромагнитные приборы просты, прочны в отношении перегрузки (сечение проводов катушки может быть подобрано для любой силы тока) и в механическом отношении, дешевы и позволяют измерять как постоянный, так и переменный ток. К недостаткам их относятся: малая точность, неравномерность шкалы, меньшая апериодичность и зависимость показаний от внешних магнитных полей.
Приборы электромагнитной системы ставятся на распределительных устройствах агрегатов подвижных электрических станций переменного тока, имеющихся на вооружении инженерных войск.
79. Электродинамические приборы
Электродинамические приборы основаны на взаимодействии двух обмоток (рис. 226), по которым протекает электрический ток, причем одна из обмоток неподвижная (/), 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 повернуться, чтобы плоскости рамок совпали. Этому противодействует спиральная пружина (3), и поэтому подвижная обмотка только повернется на определенный угол, а стрелка (5) отклонится на несколько делений шкалы (6). Электродинамические приборы (рис. 227) имеют воздушный успокоитель (4) и установку стрелки в нулевое положение (Т).
Рис. 226. Схема электродинамического прибора:
1 - неподвижная  обмотка; 2 - под-
Рис. 227. Электродинамический прибор:
1 - неподвижная катушка; 2 - подвижная катушка;  3 - противодействующие  пружины;
вижная  обмотка;  3 - противодей-  * - воздушный  успокоитель;  б - стрелна;
отвующая  пружина; 4 - воздушный 6-неравномерная шкала; 7 - винт установки успокоитель; 5 - стрелка; 6 - нерав-     на нуяь
номерная шкапа
Сила взаимодействия между катушками пропорциональна произведению сил токов в подвижной и неподвижной катушках. Если катушки включаются последовательно, т. е. сила тока в катушках 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: большая точность показаний и пригодность для измерения постоянного и переменного тока. Недостатки электродинамических приборов: чувствительность к влиянию посторонних магнитных полей, наличие неравномерной шкалы, высокая стоимость и большая чувствительность 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, применяемого для измерения сопротивлений запалов и подрывных цепей. Схема мостика Уитстона (рис. 228) состоит из четырех сопротивлений г-, г2, /*3, г4, соединенных между собой в виде четырехугольника. В одну из диагоналей четырехугольника включен источник электрической энергии, а в другую диагональ - гальванометр (амперметр высокой чувствительности). Вклю-. чение гальванометра и источника элек-' трической энергии производится при помощи однополюсных рубильников. Сопротивления называются плечами мо-
V	.... _! г,	Гг
Рис. 228. Схема мостика Уитстона
Рис. 229. Схема линейного мостика
стика, а диагональ с гальванометром- мостиком. Изменяя величину сопротивлений, можно добиться такого положения, когда при замкнутых рубильниках через гальванометр электрический ток не пойдет, и, следовательно, между точками, Л и В не будет разности потенциалов.
Iiri = f*r9
V_ = /4r4,      (60)
а также
/i==4
и
/8 = Л.
так как в гальванометр электрический ток не ответвляется.
Поделив почленно первые равенства и учтя вторые, получаем:
или
Vj_
/2^2
[i_ Г.,
V-
W
214
Откуда
/•B=rA.       (6i)
4 Г-ь
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
г\ /
достаточно знать лишь одно сопротивление г4, а отношение - (ча-
гг
сто называемое отношением балансных плеч) заменяется отношением длин (рис. 229) калибрированной проволоки с большим удельным сопротивлением одинакового сечения, которая делится подвижным кон-
*•  / тактом С на две части - два плеча мостика, т. е. - = ^. Это отно-
Г2  Lz
шение обычно и наносится на шкале мостика, расположенной под проволокой. Подобный мостик называется линейным. Он дает меньшую точность показаний, так как сечение проводника в различных местах может несколько измениться вследствие износа.
81. Амперметр
Амперметром (рис. 213), как уже указывалось, называется прибор, 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) сопротивление амперметра должно быть возможно мало, чтобы включение его в цепь мало изменяло общее сопротивление этой последней. Сопротивление амперметра должно быть возможно мало еще и для того, чтобы потери энергии в самом приборе были возможно меньше.
Однако не во всех системах электроизмерительных приборов можно пропустить через их обмотки весь электрический ток, особенно когда сила тока достигнет большой величины. Это можно, например, сделать в электромагнитных и электродинамических амперметрах, 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 неподвижная катушки часто соединяются параллельно между собой, так как если соединить катушки последовательно, то весь ток должен будет пройти и по подвижной катушке, что невозможно ввиду малого сечения проводов этой катушки и токоподводящих спиральных 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 делать из слишком толстой проволоки и она была бы малоподвижна, в ущерб чувствительности прибора. Поэтому когда хотят измерять значительную силу тока амперметром магнитоэлектрической системы, то применяют так называемые шунты (рис. 230), т. е. детали (рис. 231), обладающие малым сопротивлением и включенные парал-
-Имь
Рис. 230. Включение амперметра с шунтом: 1 - амперметр; 2 - шунт
лельно подвижной
обмотке прибора. В соответствии с законами параллельного соединения сопротивлений, большая часть измеряемого электрического тока пойдет по шунту, и лишь небольшая часть, в зависимости от соотношения сопротивлений шунта и катушки, - в подвижную систему прибора, производя соответствующее ее отклонение. Так как соотношение сопротивления шунта и катушки прибора остается всегда постоянным (шунты изготовляются из материалов с малыми температурными коэфициентами, как, например, константан, манганин), то и соотношение сил токов, идущих по ним, тоже всегда постоянно, а поэтому на шкале прибора можно нанести значения полного измеряемого тока (ток шунта плюс ток подвижной
катушки), хотя по катушке и проходит фактически часть его, но вполне определенная, от общей величины силы тока.
Шунты для токов до 50 а помещаются часто внутри кожуха прибора.
82. Вольтметр
Вольтметром называется прибор, предназначенный для измерения напряжения. В зависимости от величины напряжения шкала прибора градуируется для разных величин: для вольт (V), тысячных
216
Рис. 231. Внешний вид шунтов
долей вольта - милливольт (mV) и для тысячи вольт - киловольт (kV). Как уже указывалось выше, вольтметр должен включаться 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 которым присоединен вольтметр. Для того чтобы сопротивление обмотки прибора было большим, надо придать катушке большое число витков, что не всегда возможно, так как, например, в приборах магнитоэлектрической 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, последовательно включается так называемое ' 0- доб вочное сопротивление, вполне определенной величины (рис. 232). В этом случае все измеряемое напряжение в соответствии с законами 0_
последовательного соединения сопротивлений распределяется на них Рис- 2j?2' Включение вольтметра с
г г      добавочным сопротивлением:
пропорционально величине сопротив-  .  т _,.,"_,_,.  " "пК
r r "      r  i-вольтметр; 2 - добавочное  со-
ЛеНИЯ.  13К Как СООТНОШеНИе ЭТИХ    противление
сопротивлений всегда  известно, то
шкалу вольтметра можно проградуировать на все измеряемое напряжение, хотя фактически на обмотке прибора теряется вполне определенная часть напряжения-IR (R - сопротивление обмотки прибора). Естественно, что добавочное сопротивление применяется в тех случаях,, когда собственное сопротивление обмотки вольтметра недостаточна 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, пригодно лишь для того прибора, для которого оно предназначено.
Из сказанного ясно, что вольтметр по существу тот же амперметр с большим сопротивлением, шкала которого проградуирована на вольты, что вполне допустимо, учитывая, что падение напряжения в обмотке прибора пропорционально силе проходящего тока; при постоянном сопротивлении вольтметра.
В вольтметрах электродинамической системы обе катушки включаются последовательно, так как сила тока, проходящего по катушкам, незначительна. Последовательно с катушками включается добавочное сопротивление.
83. Омметр
Омметром называется прибор, дающий возможность непосредственного измерения величины сопротивления в омах. В инженерных войсках омметр малый (карманный)•- ОК (рис. 233) служит для измерения сопротивления подрывных цепей с точностью, достаточной 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 сопротивлении прибора - лишь от внешнего сопротивления, включенного последовательно с прибором. Следовательно, каждому определенному значению внешнего сопротивления будет соответствовать
Общий вид
Вид со снятой крышкой
Вид сзади
Рис. 233. Омметр (карманный)
Л-коробка; z-зажимы;  3 - крышка; 4 - шкапа;  в - батарея; в - гальванометр; 7 - винт для регулирования отрепки 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), закрывающей 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 ка две части: в верхней помещается механизм прибора, в нижней - -батарейка карманного фонаря (5) и контактные пружины, пропущенные через прорезь из верхнего отделения для присоединения (касания) 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, указатель и спиральные пружины, противодействующие отклонению рамки при прохождении электрического тока по обмотке. Прибор
.218
11 11§'
ш^|(/ч^
Добавочное сопротивление ЗООом
Гальванометр
имеет приспособление для выверки нуля, головка которого с прорезью для отвертки помещена снаружи на задней стенке коробки. В схему прибора (рис. 234) включено добавочное сопротивление. Шкала прибора имеет деления от О до 5000  ом.
Градуировка омметра производится 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) известные сопротивления (эталон), отмечаем показания прибора, нанося соответствующие значения на его шкалу в омах. Данная градуировка прибора, естественно, будет верна при условии постоянства определенного напряжения.
Приборы данной конструкции весьма неточны и дают лишь примерные величины, что, однако, вполне приемлемо для условий подрывного дела, где надо проверить проводимость электродетонаторов или измерить приблизительно общее сопротивление подрывной сети. Сопротивление запалов и более точные измерения сетей производятся подрывным линейным мостиком.
Омметр весит 0,5 кг. Габаритные размеры: высота -175 мм, ширина - 80 мм, толщина - 35 мм.
СУХАЯ
БАТАРЕЯ
для карманного
фонаря
"КБС"
ЭДС 4.35в
Емкость 0,344
Рис. 234. Электрическая схема омметра ОК
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 измерения сопротивлений от 0,2 до 50 ом и от 20 до 5000 ом, для чего измеряемые сопротивления присоединяют к зажимам Ж и 3 или )К и Л.
Источник энергии - сухой элемент.
Вся схема прибора смонтирована в металлической коробке. На верхней крышке можно видеть шкалы гальванометра, омов, ручку,
/-V с помощью которой подбирается отношение балансных плеч К
что при  известном сопротивлении, помещенном внутри прибора,
219
позволит определить сопротивление, приключенное к зажимам Ж, Л и 3, при нулевом положении стрелки гальванометра. Для включения гальванометра надо нажать на кнопку Л или 3.
К линиш
Гальванометр
Вид с открытой панелью Рис. 235. Омметр большой ЛМБ (подрывной мостик)
В нерабочем положении и во время переноски и перевозки прибор должен быть обязательно арретирован, что достигается закрыванием 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 отапливаемом помещении.
Рис. 236. Схема подрывного мостика (омметра большого ЛМБ)
Вес прибора - 5 кг. Габаритные размеры: высота - 165 мму длина-190 мм и ширина-150 мм.
Вид СО есяювавяным акмшшт   Вид. с вынутым алементот
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 сопротивления в ом
Примечания
Работа № 7 поможет основательно освоить омметр, чтобы уверенно пользоваться им в подрывной технике.
Прежде чем производить измерение выделенных сопротивлений, необходимо произвести поверку прибора. Для поверки омметра необходимо замкнуть за- ________
жимы прибора (рис. 238). Если при этом стрелка прибора укажет
MUI
Измерение сопротивления саперного проводника
SS
Проверка проводимости электрадетонатора

Рис, 238. Поверка омметра ОК.
"uu* ruJ ill 111  Правеат проводимости Xs^4/ i&s^ *^ш 5&(r)&<  подрывной сети
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 операции 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 аппаратуру.
3. Измерение сопротивлений.
. '    222
Таблица наблюдений
Измеряемое
сопротивление
(тип)
Величина сопротивления в ом
Примечания
Работа № 8 поможет основательно изучить подрывной мостик, 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 мероприятия:
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 запалов, 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  положение;
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 еа 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.
<П1=Ь
ГЛАВА X АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
86. Принцип действия асинхронного двигателя
Проделаем следующий опыт (рис. 241). Будем вращать магнит (1) за ручку (2). Заметим, что в ту же сторону, в какую вращается магнит, начнет вращаться медный диск (3), находящийся в непосредственной близости от магнита.
Вращение диска объясняется тем, что вследствие пересечения им силовых линий поля вращающегося магнита в нем индуктируются токи Фуко, которые стремятся задержать вращение магнита. Не имея возможности задержать магнит вследствие того, что к нему приложено внешнее усилие, диск сам увлекается магнитом.
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 вращения 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, называется статором (рис. 242), а вращающаяся часть - ротор ом (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 вращающееся усилие.
Рис. 241. Опыт Араго:
1 - магнит; 2 - ручка; 3 - медный диск
15 Электротехнические средства
225
Двигатели, устроенные на этом принципе, называются асинхронными или индукционными двигателями переменного тока.
((^)!     Асинхронные двигатели пе-
ременного тока нашли широкое распространение вследствие своей надежности и простоты устройства."
Рис. 242. Статор асинхронного двигателя: 1 - статор; 2 - обмотка
Рис. 243. Ротор асинхронного двигателя
87. Вращающееся магнитное поле
Однофазный переменный ток не может создать вращающееся магнитное поле; этим свойством обладают лишь многофазные переменные 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)г с изображением поля, создаваемого током между полюсами статора.
На статоре (1) намотаны обмотки трех фаз, сдвинутые относительно друг друга на 120°. По этим обмоткам пропустим трехфазный ток (г\ - по обмоткам фазы I, г'2 - по обмоткам фазы II и г'3 - по обмоткам фазы III). У обмотки каждой фазы обозначено начало буквой Н и конец буквой К\ положительное направление тока считается от начала к концу, а отрицательное направление - от конца к началу. Развернутые диаграммы токов изображены в верхней 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 обмотками этой фазы, тоже равна нулю. Ток во II фазе имеет положительное 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 Гесюк и ГОНТИ НКТП.
Чуканов, Альбом "Общая электротехника", Москва, 1938>
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 - отрицательное. Применяя правило правой руки, находим, что магнитный поток, как показывает стрелка, повернулся на 45°. Анализируя еще несколько моментов, находим, что магнитный поток непрерывно вращается в пространстве, оставаясь постоянным по величине.
При переменном токе с частотой 50 периодов в секунду магнитное 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 магнитным полем статора.
Корпус статора сделан не сплошным, а состоящим из отдельных железных листов с бумажными прокладками, чтобы избежать непроизводительных 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 выведенными 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 - Y и V и для третьей - Z и W. Зажимы размещают в таком порядке, чтобы соединения "звездой" или "треугольником" 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. 245. Внешний вид  асинхронного двигателя электросверлилки:
1-асинхронный двигатель; 2 - сверло
Рис. 246. Соединение  статорных обмоток "звездой> в электродвигателе электрорубанка
Рис. 247. Соединение обмоток статора "треуголь*
НИКОМ"
W V
U
		1	у -	X	\ --,
					
			•-Ч	М-1	
			и*	'И/	
					
					**"(tm)"
		V			4
		<г			^
					L
г	Y 2	X		
	• •			ьп
	"к	н		
				'
у				1
г^				^
it/				
м	1			
Рис. 248. Включение обмоток  статора асинхронного  двигателя "звездой" (слева) и "треугольником" (справа):
У, Z, X •- концы фаз;  U, V, W - начала фаз
если статорные обмотки электродвигателя рассчитаны на напряжение 380 в при соединении их "звездой", то этот же электродвигатель может быть применен и в установке, напряжение которой
/-    / 38°  \
в у 3 раз меньше (г/^ = 220 , т. е. 220 в, если эти обмотки со-
\у & i
единить между собой "треугольником". Такое же положение создается и для стандартных напряжений 210 и 120 в ("треугольник" - для 120 8 и "звезда" - для 210 б).
Необходимо помнить, что обмотка электродвигателя должна быть включаема лишь на то напряжение, для которого она рассчитана, так как в противном случае она может сгореть. Электрический двигатель требует для своей нормальной работы постоянства напряжения. По существующим нормам, колебания напряжения в сетях не должны быть больше +5%.
Обмотки статора могут быть выполнены как двухполюсные, когда вращающееся поле 2 делает один оборот в течение одного периода, так и многополюсные, когда вращающееся поле делает больше одного оборота в течение одного периода (два, три и т. д.).
При вставлении ротора внутрь статора между их поверхностями образуется воздушный зазор, представляющий, как известно, большое сопротивление для магнитного потока. Поэтому этот зазор в асинхронных очень малым, например в 1 мм и еще мень-мощных двигателях зазор не превышает не-
Рис. 249. Беличье колесо:
i-медные стержни; 2-медные кольца
двигателях делается ше. Даже в самых скольких миллиметров.
Сердечник ротора электродвигателя собирается также из железных листов с прокладками из тонкой бумаги во избежание излишних потерь на нагревание от токов Фуко. Обмотка ротора в двигателях небольшой мощности состоит из медных стержней, соединенных с обеих сторон при помощи медных колец (рис. 249), наподобие беличьего колеса. Такой ротор называется коротко-замкнутым.
Железные листы статора и ротора с соответствующими отверстиями (пазами) для укладки обмоток (рис. 250) штампуются.
Концы вала ротора лежат в шарикоподшипниках, укрепленных в боковых щитах статора. Для установки на место работы стационарные электродвигатели снабжаются лапами; на свободный конец вала насажен шкив для привода станков или рабочее приспособление, 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 проводник, образующий так же, как на статоре, трехфазную обмотку.
Рис. 250.  Асинхронный короткозамкнутый двигатель поперечной пилы:
1-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 полюсов обмотки статора. Обмотка может быть короткозамкнутой, или, чаще, концы данной обмотки выводятся к трем контактным коль-
Рис. 251. Ротор асинхронного двигателя с контактными кольцами:
1 - контактные кольца
цам, сидящим изолированно на валу ротора (рис. 251). Щетки, наложенные на кольца, позволяют включать последовательно с фазами 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 "звездой" 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 включением обмотки статора в сеть трехфазного тока, и нуск 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 муска 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 увеличения числа оборотов ротора уменьшается число перерезаемых магнитных силовых линий вращающегося поля, и, следовательно, умень-
232
шаются э. д. с. индукций 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 колебания 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 зависимости от мощности трансформатора, питающего установку, частью которой является приключаемый двигатель.
Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели трехфазного тока, применяемые в электрифицированных инструментах инженерных войск, имеют небольшую мощность (максимальную мощность имеет электродвигатель поперечной пилы для валки леса - 3 кет} и поэтому непосредственно включаются в сеть подвижных электрических станций переменного тока.
Вторым недостатком непосредственного включения асинхронных двигателей является малый пусковой момент двигателя. Это обстоятельство 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 асинхронные короткозамкнутые двигатели, надо иметь в виду это явление и пускать его вхолостую, а уже затем нагружать.
Улучшение пускового режима асинхронного двигателя производится: 1) снижением напряжения в момент пуска на обмотках статора 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. Понижение напряжения может быть произведено одним из следующих способов: 1) введение реостата в цепь обмоток статора, 2) включение 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 напряжения 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 включения состоит в том, что он может быть использован только для-электродвигателей, нормально работающих с обмоткой статора, соединенной в "треугольник". Для возможности переключения обмоток все шесть концов трех фаз должны быть выведены к наружным зажимам электродвигателя.
Сила тока при данном способе пуска двигателя в ход уменьшается в три раза по сравнению с тем значением, которое полу-
233
чается, когда двигатель с обмоткой статора, соединенной "треугольником", непосредственно включается в сеть. Объяснение этого соотношения может быть найдено, если вспомнить законы трехфазного тока. При пересоединении обмоток статора в "звезду" напряжение на каждой фазе будет в ]/3 раз меньше линейного подводимого напряжения, вследствие чего в ]/"3 раз уменьшится и сила тока в обмотке статора. Кроме того, если линейная сила тока в сети при непосредственном включении статора "треугольником" будет 7, то фазная сила тока будет при этом в 1/3 раз меньше. Следовательно, при пуске электродвигателя линейный ток при соединении "звездой" меньше линейного тока при соединении "треугольником" в три раза
(Кз- }/з).
Простота и дешевизна применяемой при данном способе пуска в ход пусковой аппаратуры составляют главное преимущество этого метода включения. Когда по условиям работы асинхронные электродвигатели с контактными кольцами должны пускаться в ход под нагрузкой, то для того, чтобы двигатель "взял с места", необходимо ввести в цепь его ротора реостат (рис. 254). Концы фаз через хонтактные кольца и щетки соединены с секциями пускового реостата. Все три рычага этого реостата связаны вместе, и поворотом ру-жоятки одновременно выводятся секции реостата каждой фазы ротора.
ULJ
Рис. 253.  Переключение обмоток статора асинхронного двигателя  с "звезды" на "треугольник":
1, S, 3 - провода нинии  трехфазного тока;
•4 - переключатель; /, 77, /// - обмотки;
н - начала фаз; к - концы фаз
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 яакоротко (другое крайнее положение рычага реостата).
234
Рис. 255. Приспособление для замыкания накоротко контактных колец ротора:
1 - подвижное  медное  кольцо; 2-рычаг; 3 - стержни, связанные с контактными кольцами
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 подвижное 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 приспособления после короткого замыкания обмоток ротора щетки приподнимаются и отводятся, от колец. Обыкновенно короткое замыкание ротора и подъем щеток производятся одним и тем же рычагом, причем, как указано выше, сначала контактные кольца ротора замыкаются накоротко, а затем уже щетки приподнимаются от колец, и наоборот, опускание щеток совершается раньше, чем происходит размыкание колец ротора, так как при опускании щеток восстанавливается соединение обмоток ротора с пусковым реостатом.
Пуск асинхронного двигателя с контактными кольцами с пусковым реостатом в цепи ротора уменьшает пусковые токи и увеличивает вращающий момент. Асинхронные электродвигатели с контактными 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 подшипниками. 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 двигателя 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 приходится производить часто (например, при работе электрифицирован-
кого инструмента или при приведении в движение грузоподъемных машин), это пересоединение проводов, питающих обмотки статора, производится простым переключателем. Принцип действия переключателя для перемены вращения асинхронного электродвигателя виден из рис. 257, рде изображен электродвигатель с подобным приспособлением. При замыкании переключателя вверх электродвигатель будет вращаться в одну сторону, а при включении переключателя 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. Перемена  направления вращения асинхронного трехфазного двигателя
Рис. 257. Перемена направления вращения асинхронного трехфазного двигателя при помощи пе-реключат.еля
сделать на полном ходу, то ток в статоре значительно возрастет и сможет вызвать перегорание предохранителей.
При нормальных условиях число оборотов асинхронного трехфазного электродвигателя при всех изменениях нагрузки (от холостого хода до полного) меняется незначительно; это делает двигатель весьма ценным в инженерных войсках для привода электрифицированного 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 асинхронный трехфазный электродвигатель, число оборотов вращающегося поля "j статора может быть найдено из известной формулы:
/-
Р-Ъ
60
где р число пар полюсов электродвигателя. Отсюда
__60-/ Р
235
п,=
(62)
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 ним исчезнет и вращающий момент.
Разность ("! - п) между числом оборотов вращающегося поля пг и ротора п называется скольжением. Обычно скольжение определяется как число, показывающее, во сколько раз относительная скорость ротора и магнитного поля меньше скорости вращения магнитного поля. Скольжение обозначается буквой s.
s==n1^nL^      (63)
"1
Как видно, скольжение электродвигателя всегда меньше единицы. Часто скольжение выражается в процентах.
_ n-L - n п"
О - - ••   1 \J\J •
"1
Пример. Определить скольжение четырехполюсного электродвигателя, работающего в сети с частотой 50 герц и развивающего 1 425 оборотов в минуту.
Решение.
я, =^="^.= 1600.
s = a^.1oo = 'soo-H25.100 = 5./i
П\    1DUU
Скольжение современных короткозамкнутых электродвигателей при полной нагрузке колеблется в пределах от 3 до 6%. При холостой работе скольжение близко к нулю.
Как видно, при всех изменениях нагрузки скольжение асинхронного электродвигателя изменяется очень незначительно, а следовательно, и число оборотов асинхронного электродвигателя при разных нагрузках меняется также незначительно, что видно из формулы 64, выведенной из сопоставления формул 62 и 63.
n = (l-s)-6^.      (64)
Р
Из этой формулы видны и пути регулировки числа оборотов асинхронного двигателя. Для изменения п числа оборотов двигателя необходимо или изменять частоту / переменного тока в сети, или изменять число полюсов р статора электродвигателя, или изменять 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 многоступенчатые шкивы или коробки скоростей, как у автомобильных двигателей, 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 подключения, свободное провертывание ротора, а для электродвигателей с контактными кольцами - исправное состояние щеток, нормальное нажатие их на кольца. У последних двигателей перед пуском необходимо 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. Наблюдать, 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 смазать железные неокрашенные части и подготовить электродвигатель к следующему пуску.
•  Неисправности, которые могут быть в асинхронны х э л е к т р о д в и г а т е л я х:        $И
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) повреждение 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 останавливается и может сгореть; на холостом ходу двигатель может вращаться, работая как однофазный двигатель); 2) перегрузка двигателя - двигатель затормаживается и вследствие большого скольжения по обмоткам ротора и статора проходит сильный ток, и обмотка может перегореть.
Чрезмерное нагревание статора двигателя. При этом наблюдается 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 двигателя. Причина: нарушения контакта в обмотке между стержнями и соединительными кольцами. Это же явление чрезмерного перегревания в двигателях с контактными кольцами наблюдается вследствие короткого замыкания в обмотке одной фазы или на корпус двигателя.
238
Чрезмерное нагревание подшипников двигателя. Причина: недостаток масла или его недоброкачественность, а также загрязнения 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 подшипниках.
ГЛАВА XI МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
91. Принцип действия генератора постоянного тока
Электрическим генератором называется машина, превращающая 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 генератора является проводник, пересекающий магнитные силовые линии магнитного поля; вследствие этого пересечения, как известно, в проводнике индуктируется э. д. с. Обыкновенно эта э. д. с. невелика, 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 проводники проходят магнитное поле вращательным движением около параллельной им оси.
При изучении явлений в цепях переменного тока было установлено, 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 (/), 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, используя принцип электромагнитной индукции.
Возьмем тот же виток (1-2), но концы его прикрепим к двум полукольцам (3-4), изолированным друг от друга и от корпуса машины (рис. 259)1. Будем вращать виток в равномерном магнитном поле с постоянной окружной скоростью при помощи шкива (5). В положении / стороньГвитка (/-2) как бы скользят вдоль магнитных силовых линий и в них не индуктируется э. д. с. При движении витка из положения / в положение // в проводниках /-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 обозначено стрелками, а величина выразится синусоидой, как это видно в нижней части рисунка 259. При движении витка из положения // в положение /// направление электрического тока в проводниках витка и во внешней цепи остается прежним, а величина уменьшается до нуля. При дальнейшем движении витка в положение IV его проводники / и 2 меняются местами: проводник / 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, направление тока не изменилось. Наконец, при движении витка в положение V направление тока не меняется, а величина уменьшается
1 Гесюк и Чуканов, Альбом  "Общая электротехника", Москва, 1938, ГОНТИ НКТП.
16 Электротехнические средства
241
Ill
IV
V
t (время)
.•----.__  [ t __.^.i
Рис. 259. Получение постоянного тока при вращении витка проволоки:
1. % - проводнин; 3, 4 - два полукольца коллектора машины; 5 -шкив; б -щетки
до нулевого значения. После этого при дальнейшем движении все явления повторяются. Таким образом, применение такого простого приспособления, как наличие двух полуколец, позволит выпрямить переменный ток во внешней цепи в ток одного постоянного направления. Такое приспособление называется коллектором. 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
I_|.
В проводнике2-4 Тон пульсирующий  ,
KTVTVTVT4
I I I I
I__|_
, ...II | I I !
I I I I I.
-f- L
Суммарная эдс машины
Рис. 260. Получение пульсирующего  тока при  вращении двух витков проволоки:
1-3 - 1-й проводник; 2-4: - 2-й проводник
эту конструкцию в равномерном магнитном поле, то можно наблюдать получение пульсирующего тока, так как в проводниках /-3 и 2-4 электродвижущие силы хотя и складываются, но сдвинуты (рис. 260, справа). Суммарная э. д. с. машины при замыкании внешней 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.
Обычно
Е=е1-]-е2 + еЛ+ . . . .
6-1 --- Сп --- 6п ---
'1--С2--С3
В современных машинах эта электродвижущая сила е, индуктируемая 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, соединенных последовательно, но с соответствующими ответвлениями к коллектору, 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.
Е=е,+ег+е3+е4
^f^T^T *ГЛпТРпг>грггТ>ппгГ
I I
I
ЛПР-
Рис. 261. Получение постоянного тока:
1-s - витки, соединенные последовательно
Очевидно, что чем больше число проводников, пересекающих магнитные силовые линии, тем меньше относительные (в процентах) изменения колебания величины суммы электродвижущих сил, образующиеся вследствие неодинаковости положения витков в разные моменты в магнитном поле.
Число проводников в действительности бывает несколько десятков на каждую пару полюсов, и это колебание э. д. с. выражается десятыми, а иногда и сотыми долями процента. Следовательно, практически можно получить при замыкании цепи постоянные 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. проводников, находящихся под южным полюсом.
Так как витки расположены симметрично и число их в обеих половинах машины (по обе стороны от нейтральной линии) одинаково, то действующие навстречу э. д. с. обеих половин равны
.  ,v. . ..  ' -.. ••  244  >•  . .  "
между собой. Действующие навстречу равные э. д. с. обеих половин 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 направления вращения витков. Так как ни то, ни другое не меняется во время работы машины, то, следовательно, не меняется и полярность 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 необходимо затрачивать механическую энергию, значительная часть которой преобразуется в электрическую энергию, а остальная идет на покрытие вредных потерь в самом генераторе (нагрев, механические потери).
92. Устройство 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) вращающуюся часть, содержащую проводники, пересекающие магнитные силовые линии поля, - эта деталь обычно называется якорем; 3) коллектор, служащий для преобразования индуктированного в обмотке якоря переменного тока в постоянный.
Схема возбуждения электрического генератора постоянного тока изображена на рис. 262, а конструкция генератора, применяемого в подвижных электрических станциях, показана на рис. 263.
Индуктор генератора постоянного тока - это неподвижная магнитная система, состоящая из магнитов или электромагнитов, которые создают магнитное поле. Когда индукторы являются постоянными магнитами, машина называется магнитоэлектрической, чаще же  всего магнитная система имеет электромагниты.  Машины
245  '.......... ....
Рис. 262. Схема возбуждения двухполюсного генератора постоянного тока
Рис. 263. Генератор постоянного тока:
1 - коллектор; 2 - отверстия для вентиляции; 3 - вентилятор; 4. - шарикоподшипники
,?
Рис. 264. Креплений сердечника полюса:
1 - сердечник; 2 - ярмо (станина магнита); 3 - катушки  возбуждения
последней системы раньше называли динамомашинами; в настоящее время для машин, вырабатывающих электрическую энергию постоянного тока, установилось более правильное название-гене ра-торпостоянноготока.
Магнитоэлектрические машины до последнего времени строились небольшой мощности, например для оборудования двигателей внутреннего сгорания, для фонарей (рис. 4) и т. д. Все более крупные машины снабжены электромагнитами. Индуктор таких машин, как всякий электромагнит, состоит из сердечника и катушки из изолированной проволоки, по которой идет электрический ток. Катушки электромагнитов называются о б-мотками возбуждения.
Сердечники полюсов, как часто называют электромагниты индуктора, изготовляются из литой стали, обладающей высокими магнитными свойствами. Сердечники полюсов отливаются заодно с телом
индуктора (рис. 262) в машинах небольшой мощности или чаще изготовляются отдельно и затем уже привинчиваются к стальному или. чугунному ярму индуктора (рис. 264). Для придания желательного 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 уменьшения потерь энергии на токи Фуко сердечники полюсов или только их полюсные наконечники (рис. 265) изготовляются не сплошные, а из листового железа толщиной не более 1 мм. Как видно 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, намотанные 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-
247
-			~		
	<ti		"+> и ' 1!		
		11 1		1	
		fl '' -4- I1		4 _ .	
• *		1'Д  -ф-  JL		А*  '	
Рис. 265. Крепление полюсных наконечников:
1 - башмак
Рис. 266. Катушка буждения
воз-
шой мощности имеют индуктор с двумя полюсами (рис. 262) (распределение магнитных силовых линий показано пунктиром). Магнитный поток, возбуждаемый катушками электромагнитов, выходит из северного полюса, проходит через тело якоря в воздушный
промежуток между сердечником полюса и якорем, входит в южный полюс и замыкается через ярмо по двум параллельным ветвям.
В машинах большой мощности магнитная система имеет не одну, а несколько пар полюсов, расположенных равномерно вокруг якоря (рис. 267), причем полярность полюсов 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
железного сердечника и проводников, которые составляют обмотку якоря. Для борьбы с токами Фуко сердечник якоря делается не сплошным, а собирается из листового железа толщиной до 0,5 мм, оклеенного бумагой или окрашенного изолирующим лаком. Для уменьшения магнитного сопротивления листовое железо применяется специальных сортов, мягкое, отожженное. Для охлаждения якоря в сердечнике иногда делаются промежутки перпендикулярно оси (рис. 268). Для общего охлаждения машины на якоре часто укрепляется вентилятор. На цилиндрической поверхности якоря вдоль его оси сделаны впадины для размещения проводников. Эти каналы называются гнездами или пазами (рис. 269). В пазы сердечника якоря закладываются изолированные проводники, которые затем соединяются последовательно друг с другом, в порядке, зависящем от их числа, числа полюсов и величины всей требуемой от машины электродвижущей силы. Совокупность всех этих проводников на сердечнике
248
Рис. 267. Схема возбуждения четырехполюсного генератора постоянного тока: 1-якорь; 2 - полюса; 3 - магнитные сило-
вые линии
якоря, соединенных друг с другом, и называется обмоткой якоря. Проводники, лежащие в пазах, называются активны-м и; проводники же, соединяющие их концы между собой и лежащие на торцевых поверхностях сердечника якоря, называются соединительными.
Для предупреждения сдвига проводников из пазов от действия центробежной силы они закрепляются несколькими наложенными сверху бандажами из стальной проволоки, пропаянной оловом, или клиньями, вставляемыми в пазы поверх обмотки.
На рис. 270 в качестве примера указано расположение и закрепление обмотки якоря.
Обмотка якоря изготовляется из изолированной медной проволоки круглого или квадратного сечения и закладывается в пазы сердечника якоря. Пазы в свою очередь изолируются при помощи различных материалов: пресшпан, миканит, промасленное полотно, слюда и др.
Грам в 1869 г. предложил кольцевую обмотку якоря (рис. 271). Этот способ намотки неудобен тем, что больше половины обмотки якоря не пересекается магнитными силовыми линиями и, следовательно, не участвует в образовании э. д. с. Якоря с кольцевой обмоткой в настоящее время не применяются на практике, а изготовляются исключительно так называемые барабанные якоря (рис. 272). В барабанных якорях все проводники обмотки якоря укладываются в пазах на наружной поверхности якоря и соединяются в определенном порядке так, чтобы э. д. с., индуктируемые в отдельных проводки-
249
жах, 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 я повышения к. п. д. машины (меньше нагревание).
•Деревянный клин
Пресшпан Зазор в 0,1мм Изоляционная бумага Хл.-бумажная лента Пресшпан
Промасленная бумага Медный стержень
i*uc. 269. Железный лист сердечника якоря:
1 - гнезда (паэы)
Рис. 270. Расположение проводников в пазах якоря
Для понимания правил изготовления якорных обмоток рассмотрим соединение отдельмыд 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 последний 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, определенное по правилу правой руки, показано на рис. 273. Соединяя /-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, приготовляемые отдельно по специальным шаблонам. На рис. 274 представлена слева секция, составленная из нескольких витков проволоки. Свободные концы секций припаиваются к соответствующим
Рис. 273. Соединение проводников обмотки якоря:
S, N-полюса электромагнитов; 1, 2, 3, 4 - проводники
пластинкам коллектора и соединяются между собой. Подобная конструкция 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 применяются обычно шариковые подшипники (рис. 263). В более мощных 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 имеют 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.
<5
Ц  Прокладка из слюды
€
Медная пластина коллектора
Рис. 275. Медная пластина коллектора
Рис. 276. Сборка коллектора:
- пластина; 2 - изоляция; 3 - вал; 4 - изоляционная прокладка
Противовзрывными машинами называются такие, которые снабжены специальными кожухами, противостоящими взрывам газа внутри и не выпускающими наружу пламени воспламеняющегося газа.
Концы обмоток возбуждения и якоря выводятся (через коллектор) на клеммовые дощечки (рис. 263), которые прикрываются
крышками для защиты выведенных концов, имеющих соответствующие пометки о полярности и назначении- якоря или индуктора.
Коллектор изготовляется в виде цилиндрического тела, состоящего из медных пластин (рис. 275), изолированных 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 проводников секций обмотки якоря.
На коллектор нажимают щетки, которые держатся щеткодержателями (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, представляемого ими, легче избежать искрообразования.
......  •  . 252  •
Рис. 277. Щеткодержатель с щет кой
Рис. 278. Траверса:
1  - шпиндель;
2 - тело тра-
версы
Щетки зажимаются в особые приспособления, которые называются щеткодержателями. Назначение щеткодержателя - прижимать щетку к поверхности коллектора при помощи специальной пружины (рис. 277), причем допускается возможность регулировки степени нажатия, так как при продолжительной работе щетка стирается. Иногда для лучшего контакта с щеткодержателем верхняя часть щетки покрывается медью.
. Число щеток у многополюсных машин равно числу полюсов.
Щеткодержатели крепятся на шпинделях траверсы (рис. 278), от которых они изолируются прокладкой. Траверсы позволяют менять положение щеток на коллекторе. Траверса повертывается и закрепляется так, чтобы щетки нажимали на те коллекторные пластины, которые непосредственно соединены с неиндуктируемыми, лежащими в нейтральной зоне активными проводниками.
Часто на каждом шпинделе траверсы помещается не один щеткодержатель, а несколько (рис. 263). Число щеткодержателей, имеющихся  на каждом шпинделе 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 постоянного тока можно получить по формуле 37:
? = -.10-8в. 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 полюса обозначить буквой Ф, а число полюсов, которое всегда бывает четным, - 2/7, то число силовых линий, пересеченных проводником за один оборот якоря, будет 2рФ. Если якорь вращается со скоростью п оборотов в минуту, то в секунду проводник пересе-
чет
п
2рФ- магнитных силовых линий. 60
Следовательно, средняя величина э. д.  с., индуктированной в одном проводнике обмотки якоря, будет равна
е = 2рФ-.\0-* в.
Р 60
(65)
253
Однако обмотка якоря состоит, естественно, не из одного, а из нескольких проводников. Обозначим общее число активных проводников обмотки якоря буквой z. Если бы все проводники были соединены последовательно, то величину э. д. с. е, полученную по формуле 65, надо было бы умножить на ?, и получилась бы общая э. д. с. генератора. Но никогда все проводники не соединяются последовательно. При изучении принципов действия генератора постоянного тока мы уже видели, что обмотка распадается по крайней мере на две параллельные ветви. В этом случае число последова-
2.
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 (формула 65), на число последовательно соединенных проводников- ,
2а и тогда получится
Е = 2рФ - • - -Ю-8 б, 60 2а
или после сокращения:
E=p'n'Z .0.10-* 60а
^^..лф.Ю-8 в. 60я
(66)
Для каждого генератора величины р, z, а являются постоянными. 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 магнитному потоку и числу оборотов якоря, от которого зависит скорость движения проводников.
Козфициент пропорциональности С равен:
c=^.io-8
60а
Так как обычно в электрических агрегатах генератор постоянного 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 машины, 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. Ограниченность их распространения объясняется наличием двух весьма^ крупных недостатков: громоздкостью и невозможностью регулировки магнитного потока.
Современные генераторы постоянного тока снабжаются для создания магнитного потока электромагнитами, лишенными в значительной степени недостатков, присущих постоянным магнитам. Катушки электромагнитов называются обмотками возбужден и яу а сам процесс получения магнитного потока в генераторах называется возбуждением. На рис. 268 видно расположение обмотки 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 генераторами с независимым возбуждением. Установка,, от которой берется электрическая энергия, называется возбудителем.
Схема включения отдельных деталей генератора с независимым возбуждением показана на рис. 279. Обмотка возбуждения; машины подключена к зажимам аккумуляторной батареи через, амперметр, реостат и рубильник. Реостат назначается для регулировки силы тока возбуждения, который и измеряется амперметром. Изменяя реостатом (регулировочный реостат) силу тока в цепи возбуждения, мы тем самым изменяем число ампервитков магнитной системы и, следовательно, магнитный поток Ф, электродвижущую силу Е и напряжение на зажимах генератора постоянного тока.
Мощность, затрачиваемая на возбуждение генератора, очень незначительна (примерно около 3°/0 от мощности, даваемой генератором), и потому можно использовать возбудитель небольшой' мощности для постройки генераторов постоянного тока большой мощности.
255
тока  с  независимым главным образом в
возбуждением мощных уста-
Генераторы постоянного используются редко, и то яовках.
Способ самовозбуждения основан на свойстве железа сохранять так называемый остаточный магнетизм. Этим обстоятельством можно воспользоваться для того, чтобы, однажды намагнитив сердечники электромагнитов индуктора машины, не пользоваться потом отдельным возбудителем, а присоединить концы обмотки возбуж-
Jk
i№№!---I
Рис. 279. Схема включения генератора •постоянного тока с независимым  возбуждением:
А - амперметр; V-вольтметр; Г - якорь генератора
Рис. 280. Схема включения генератора 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 индуктируется 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 дальнейшее 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 реостат в момент пуска должен быть замкнут накоротко, а рубильник, включающий цепь нагрузки, разомкнут.
256
Рост э. д. с. генератора постоянноге тока определяется моментом магнитного насыщения железа магнитных цепей машины. Однако на практике обычно ограничивают рост э. д. с. не насыщением 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 вольтметром. 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 включены неправильно и магнитное поле остаточного магнетизма ослабляется-машина, как говорят, размагничивается. Для правильности включения обмоток надо изменить в этом случае направление тока, что можно достигнуть простым переключением концов обмотки возбуждения (поменять местами).
Генератор постоянного тока может не возбуждаться и при правильном включении обмоток возбуждения. Причинами невозбуждения машины могут быть: чрезмерное увеличение сопротивления цепи обмотки возбуждения, короткое замыкание на щетках и неправильная установка щеток. Значительное увеличение сопротивления в цепи возбуждения может быть в тех случаях, если случайно не выведен регулировочный реостат или увеличилось переходное сопротивление на щетках.
Если все сделано правильно и имеющаяся неисправность устранена, а машина все-таки не возбуждается, то очевидно, что остаточный магнетизм недостаточен для самовозбуждения генератора. Такое положение бывает, когда генератор долго не работал или перевозился на другое место (тряска, толчки), что вызвало размагничивание сердечников электромагнитов. В этом случае обмотку возбуждения генератора необходимо приключить к постороннему возбудителю и поработать недолго по схеме генератора с независимым 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 потребителя. 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 возбуждением 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 включения сериэсного генератора постоянного тока:
А-амперметр; Г-вольтметр; I1 - якорь генератора
Рис. 282. Схема включения компаундного генератора постоянного тока:
А - амперметр; V - вольтметр; i - якорь" компаз'ндного генератора
Можно возбуждение машины получить смешанного характера, включив две обмотки возбуждения (рис. 282): одну параллельно с внешней цепью к зажимам машины, а другую последовательно
"ЁЧГЧ
Рис. 283. Общий вид агрегата постоянного тока:
1 - двигатель; 2 - генератор; 3 - распределительное устройство
с нагрузкой. Такое возбуждение называется смешанным возбуждением или компаунд, а сама машина называется компаундным генератором. Электродвижущая сила ком-паундного генератора благодаря совместному действию двух обмоток 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 возбуждения: 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 возбуждения делается у шунтового генератора с большим числом витков, у сериэсного генератора с малым числом витков на катушках.
У компаундного генератора постоянного тока имеется на электромагнитах 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 mm на-
Рис. 284. Магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения: т-т - нейтральная пиния
Рис. 285. Магнитное поле, создаваемое 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. Направление этого магнитного поля перпендикулярно к направлению основного 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 линия теперь сместится на угол а (т'т'} по направлению вращения якоря генератора.
17*
259
Рис. 286. Результирующее магнитное поле  машины постоянного тока (реакция якоря)
Влияние поля якоря на основное магнитное поле машины называется реакцией якоря.
Если оставить теперь щетки на прежнем месте на нейтральной линии mm, то будет наблюдаться сильное искрение. Следовательно,
вследствие смещения нейтральной линии приходится для устранения искрения переместить щетки на нейтральную линию т'т', причем угол сдвига щеток надо брать тем больше, чем больше нагрузка машины.
Рассматривая рис. 286, можно констатировать усиление поля под краем электромагнита, из-под которого выходят проводники обмотки якоря, и ослабление поля под краем электромагнита, где они входят. В результате действия реакции якоря происходит не только искажение основного магнитного поля машины, но и ослабление его. Ослабление основного магнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения, естественно, вызывает уменьшение э. д. с. генератора постоянного тока.
Кроме того, как указано выше, влияние реакции якоря зависит и от нагрузки генератора. Чем больше сила тока в обмотке якоря, тем сильнее действие его поля. Следовательно, кажется необходимым непрерывно менять положение щеток в зависимости от нагрузки, но так как, однако, это сделать невозможно, то приходится устанавливать их в соответствии с некоторой средней нагрузкой и, кроме того, принимать специальные меры для ослабления реакции якоря.
Борьба с реакцией якоря ведется путем устройства дополнительных полюсов (рис. 287) или компенсационных обмоток. Обмотка дополнительных полюсов включена последовательно с нагрузкой, и по ней, следовательно, проходит весь нагрузочный ток. Дополнительные полюса создают добавочный магнитный поток Фд в обратном направлении магнитному потоку якоря Фя. Следовательно, чередование полюсности основ-
260
фп
Рис. 287. Схема включения дополнительных полюсов:
1 - обмотка дополнительного полюса; S - п - дополнительные полюса
ных и дополнительных полюсов должно быть такое, как указано на рис. 287.
Генераторы постоянного^ тока подвижных электрических станций для ослабления влияния реакции якоря снабжаются дополнительными полюсами (рис. 263).
96. Свойства генераторов постоянного тока
Свойства генераторов постоянного тока наиболее наглядно могут быть выявлены при помощи так называемых характеристик генератора, представляющих графическую зависимость напряжения на зажимах машины от изменения силы тока возбуждения или нагрузки. Кривые эти могут быть сняты экспериментально, и частично вычислены. Особенно важное значение для практики имеет зависимость между изменением напряжения на зажимах и силой нагрузочного тока при постоянном 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 некотором масштабе отложена сила тока во внешней цепи в амперах, а по оси ординат в другом масштабе - напряжение на зажимах генератора 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 постоянного тока и в первую очередь для генератора с незави-симымвозбуждением.
Схема включения генератора постоянного тока с независимым возбуждением показана на рис. 279. Обмотка возбуждения генератора получает питание от постороннего возбудителя, в данном случае от аккумуляторной батареи. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат и амперметр для измерения силы тока возбуждения. Во внешней цепи, подключенной к зажимам машины, мы видим несколько параллельно включенных ламп, предохранители, двухполюсный рубильник, амперметр для измерения силы тока нагрузки и вольтметр для измерения напряжения на зажимах генератора.
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 возбуждения 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 постеленно параллельно все большее и большее число электрических ламп, то вольтметр покажет уменьшение напряжения на зажимах машины. Увеличение показаний амперметра объясняется уменьшением сопротивления внешней цепи при параллельном соединении приемников, т. е. ламп.
Измеряя на практике величину силы тока нагрузки /н и соответствующие им значения U напряжения на зажимах и построив на основании этих данных внешнюю характеристику машины с независимым возбуждением (рис. 288), получим кривую, слегка загибающуюся к оси абсцисс.
Уменьшение напряжения на зажимах происходит по двум причинам: во-первых, от падения напряжения в обмотке якоря с увеличением силы тока во внешней цепи, а следовательно, и в обмотке якоря, так как они соединены последовательно.
Uя === -я fa >
где 11Я - потеря напряжения в обмотке якоря; /я - сила тока в якоре; гя -сопротивление обмотки якоря.
Так как U = E - /ягя, то напряжение и будет падать с увеличением силы тока.
Вторая причина уменьшения напряжения на зажимах - это действие реакции якоря, так как ток, текущий в обмотке якоря, производит 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 напряжение 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 возбуждения, увеличится сила тока возбуждения, возрастет магнитный поток, э. д. с. генератора и напряжение. Для наблюдения за постоянством напряжения служит вольтметр, включенный параллельно к зажимам генератора.
Генератор постоянного тока с независимым возбуждением возбуждается нормально при разомкнутой внешней цепи.
Короткое замыкание во внешней цепи опасно для генератора с независимым возбуждением. Как известно, в случае короткого замыкания 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 генератора изображена на рис. 280. Обмотка возбуждения шунтового генератора присоединена непосредственно к щеткам, т. е. параллельно 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 двум путям: часть тока идет во внешнюю цепь к нагрузке, другая - меньшая - питает через шунтовой реостат обмотку возбуждения. Для уменьшения силы тока возбуждения обмотка возбуждения, как указывалось выше, делается с большим сопротивлением, из большого числа витков тонкой проволоки.
В соответствии с первым законом Кирхгофа можно написать:
/я = 1-л ~Ь А
где /я - сила тока в якоре;
/м-сила тока возбуждения;
/ - 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.
и = Е - 7ягя,
где гя - сопротивление обмотки якоря.
При изменении нагрузки генератора напряжение на зажимах генератора будет меняться, правда, не особенно сильно, так как сопротивление 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 реакция якоря, вызывающая ослабление основного магнитного поля генератора и тем самым уменьшение э. д. с. Вторая причина заключается в том, что уменьшается сила тока возбуждения, определенного по закону Ома для участка цепи:
/- U
1Ж- ГМ '
где гм - сопротивление обмотки возбуждения.
Обычно в шунтовых генераторах сила тока возбуждения не превосходит 2-5% от нормальной силы тока якоря.
Падение напряжения в якоре и реакция якоря вызывают уменьшение напряжения на зажимах машины. Если не изменяется сопротивление цепи возбуждения, это в свою очередь вызывает уменьшение 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
время работы замкнуты накоротко, то сила тока в цепи возбуждения падает до нуля ([/ -//-м-0) и сила тока короткого замыкания из-за размагничивания генератора сильно уменьшается, так как в это время э. д. с. будет создаваться только остаточным магнетизмом. 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 возбуждения, связанное со способом соединения обмотки возбуждения. Выраженная графически, эта зависимость в виде внешней характеристики
изображена на рис. 289. При изменении силы тока в якоре (от холостого хода до полной нагрузки) напряжение на зажимах генератора падает на 12- 20%, в зависимости от мощности генератора. У бо-i ^'~    лее мощных машин коле-
.-.-'--'"''_________/н бание  напряжения  менее
значительно, чем у маломощных.
Из кривой внешней характеристики можно заметить, что при некотором наблюдается (при даль-
•s==^5-^"
"fe"
"4"
Рис. 289. Внешняя характеристика шунтового генератора постоянного тока
значении силы тока в якоре /кр
нейшем уменьшении сопротивления) не увеличение силы тока нагрузки /=-----, а уменьшение (пунктирная часть кривой). Это объясняется быстрым уменьшением напряжения на зажимах U. Наибольшая сила тока в якоре /кр называется критическим значением. Критическая сила тока (для данной машины) может превосходить нормальную в несколько раз. Когда внешнее сопротивление уменьшено 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 машины невелик. При большом остаточном магнетизме короткое замыкание 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, который отличается постоянством напряжения на зажимах при колебаниях нагрузки.
264
Конструкция шунтового реостата изображена на рис. 73, а схема- на рис. 290. Сопротивление его берется примерно равным сопротивлению обмотки возбуждения. Шунтовой реостат имеет холостой контакт, соединенный проводником с концом обмотки возбуждения, 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 магнитного поля машины и напряжения на зажимах.
Шунтовые генераторы применяются главным образом для целей освещения, при электролизе и для аккумуляторных установок.
Если почему-либо  необходимо пустить шунтовой генератор в обратном направле-  pUCt 290. Схема шунто-нии, то следует прежде переключить концы  вого реостата:
его обмОТКИ ВОЗбуЖДеНИЯ.      * -холостой  контакт; 2 -
г\*    *       к свободному концу шун>
ОбмОТКа ВОЗОуЖДеНИЯ ШуНТОВОГО Гене- ТОВой обмотки; 3-к якорн>
ратора присоединена  непосредственно к
щеткам, и поэтому машина может быть возбуждена при разомкнутой 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 возбуждения, 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 последовательным соединением обмотки возбуждения (рис. 281) не употребляются в современных установках.
В сериэсных генераторах с ростом нагрузки растет и сила тока возбуждения, так как здесь
'-=/='.•
Вместе с увеличением силы тока возбуждения растет до некоторого значения, определяемого насыщением железа, электродвижущая 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 изображена на рис. 291. Серизсный генератор может работать с постоянным 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 замкнутой 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). Компаундный 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 постоянного тока
числа витков последовательной обмотки можно заставить напряжение на зажимах уменьшаться - медленнее, чем у шунтового генератора (это называется недокомпаундирование), или даже увеличиваться (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 магнитным 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 нагрузки и остается почти постоянным. Обе обмотки наматываются таким образом, чтобы создаваемые ими магнитные потоки складывались. Для ослабления влияния реакции якоря применяются дополнительные полюса. Сопротивление обмотки якоря незначительно •(как и в других типах машин постоянного тока), что благоприятно в смысле меньших потерь напряжения.
и = Е~-1ягя-1гс, 266
где U - напряжение на зажимах;
Е'- электродвижущая сила машины; /я - сила тока в якоре; / - сила нагрузочного тока; )'я - сопротивление обмотки якоря;
гс - сопротивление последовательной обмотки возбуждения. На основании первого закона Кирхгофа, можно написать:
/я - Л* 4- А
где/м- сила тока в шунтовой обмотке возбуждения, которая, на основании закона Ома, равна
/ -Ь. • ~ -" •
где ?/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 последовательная обмотка возбуждения машины.
Компаундные генераторы находят широкое применение в агрегатах 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:
р _р. г
-п - ---• '-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=U-I,
где Р - полезная мощность генератора в ваттах;
U - напряжение на зажимах генератора в вольтах; /-сила тока во внешней цепи в амперах.
Отношение полезной мощности Р к полной мощности Рп, вырабатываемой генератором, называется его электрическим коэфици-ентом полевного действия.
Чв=-?-.       (68)
-л
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 пот-ерь, имеются 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 первичного двигателя Рд, вращающего якорь машины, называется промышленным коэфициентом полезного действия гг
Ч = 7^5       (69)
о?
Промышленный коэфициент полезного действия генератора в современных машинах колеблется в пределах 75-95%. У мощных генераторов он более высок. Коэфициент полезного действия генераторов достигает своего максимального значения при нормальной (номинальной) нагрузке генератора.
98. Генераторы подвижных станций постоянного тока
Генераторы постоянного тока строятся для агрегатов электрических 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 установок. Воздух для вентиляции поступает со стороны коллектора (/) и выбрасывается в отверстие (2) щита со стороны привода при помощи вентилятора (3), сидящего внутри машины. Щит со стороны 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 разбрасывания или вытекания смазки; 4) надежное крепление всех деталей. Для сохранности при перевозках желательно, чтобы крышки, закрывающие отверстия, были на резиновых прокладках и с винтовыми зажимами. Генераторы имеют свободный конец вала-без шкива, для возможности непосредственного соединения с первичным двигателем внутреннего сгорания. Концы обмоток якоря и возбуждения имеют отметки - плюс, минус.
268
В некоторых случаях допускается превышение температуры нагрева 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 находится за счет сниженля требований в отношении коэфициента полезного действия, который колеблется в пределах 0,8-0,85.
Вопросы легкого автоматического регулирования напряжения для генераторов постоянного тока при постоянстве числа оборотов первичного двигателя решаются просто при наличии компаундного возбуждения. Последняя серия машин типа ПН имеет как раз такое возбуждение. Основные данные генераторов постоянного тока приведены в таблице XXVII.
Таблица XXVII
		Тип машин			
Наименование	Единица измере-				
характеристик	ния	ТШ-10	ПН-28,5	ПН-45	п-ю
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 .........	и	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 10 X -2,5 мм?, высотой 32 мм.
Преимущества напряжения постоянного тока 120 б 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 напряжения; например, удельная номинальная потребляемая мощность для лампы 100 вт при напряжении 120 в-1,00 emjce, а при напряжении 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 ПО в, а с другой - пониженное - исключительно для зарядки аккумуляторов, в целях уменьшения величины потери энергии в реостатах, или иметь на обоих коллекторах по 60 в.
269
99. Принцип действия и устройства электрических двигателей
постоянного тока
Электрическим двигателем называется машина, превращающая электрическую энергию в механическую.
В основе работы электрических двигателей^ лежит явление движения 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 электрического тока или направление магнитного потока, можно изменять направление движения проводника. Направление движения проводника, как известно, определяется по правилу левой руки. Сила F, приложенная к проводнику, зависит от напряженности магнитного поля //, силы тока в проводнике /, активной длины / проводника, находящегося в магнитном поле, и определяется по формуле 35:
Т7 = 0,1 ЯЛ дин.
Поместим в магнитное поле электромагнита рамки с коллектором, 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 взаимодействия основного поля и поля витков виток придет в движение. Когда под щетки подойдут пластинки коллектора, соединенные с другим витком, тот начнет также двигаться. Все электромагнитные 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 двигатель. Это свойство машины постоянного тока называется обратимостью. Действительно, если якорь машины вращать посредством какого-либо двигателя, то будем иметь генератор, получая электрическую 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.
"Ь  Магнитное поле i А обмоток возбуждения
Магнитное поле одного витка якоря
' Взаимодействие магнитных полей \ i Виток вместе с коллектором по-
- I Т вернулись,и подводящая тон щетка
обмоток возбуждения и шрягвы-зывающее вращение витка
перешла на следующую пластину кол-пехтра. Ток направился в следующий виток
Рис. 293. Принцип действия двигателя постоянного тока
Коллектор распределяет ток в обмотке якоря таким образом,, что в проводниках, расположенных под северным полюсом, ток проходит 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 вращения 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. Поэтому 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:
а - якорь; 2 - коллектор; 3 - обмотка  возбуждения; 4 - сердечник полюса; 5 - ярмо; 6 - дополнительный полюс;  7 - вентилятор
особенно важно для реверсивных двигателей, т. е. двигателей, могущих работать в обоих направлениях.
Электрический двигатель во время своей работы потребляет из "сети мощность Рп, равную
Pn=UI,
где U - напряженке на зажимах электродвигателя; /-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 проемы шлейным коэфициентом полезного действия.
Р Ч=р~*
-л
Этот коэфициент полезного действия в современных двигателях -колеблется от 67% у маломощных машин до 92% у мощных электродвигателей. 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 пересечении 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 напряжения в якоре /я/"я- Значит,
17-=? + /яГв.
Противоэлектродвижущая сила создает в обмотке якоря ток, направленный навстречу току, создаваемому приложенным напряжением U. По обмотке якоря пойдет ток, равный разности этих двух токов и определяемый по формуле:
тт ___ р
/"-=----.-      (70)
гя
В момент пуска электродвигателя в ход, поскольку якорь еще не вращается, Противоэлектродвижущая сила равна нулю, и, следовательно, сила тока в якоре в момент пуска будет равна
Г -U
-я -  •
Гя
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 ?/-= НО 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?
/"=^ = !ii = noooe.
гя. 0,01
Пострадает изоляция обмотки якоря, и могут расплавиться места соединения обмотки с пластинками коллектора. Якорь будет поврежден.
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:
/ - и
/я -----;----,;
Г* + Гр
где гр - сопротивление реостата.
1§ Электротехнические средства  273
Сопротивление реостата подбирается таким образом, чтобы в момент 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 приведенного выше случая сопротивление реостата будет равно 1,37 ом> принимая пусковой ток равным двойному нормальному, т. е. 80 а.
/я ^== •
U
Отсюда
Гг> =
г* + /Ъ и - 1я-гя 110-80-0,01
80
= 1,37 ом.
По мере набирания числа оборотов реостат постепенно выводится, потому что, когда якорь  начнет вращаться, в его обмотке
возникнет противоэлектро-движущая сила, и сила тока в якоре будет уменьшаться.
-Я--=
U - E
Гя + Гр
М,   Мо
-^vOQOQQOOOCf
Регулировочный реостат
Рис. 295. Схема включения шунтового двигателя постоянного тока
При нормальном числе оборотов якоря двигателя реостат должен быть весь, выведен, так как в этом случае противоэлектродви-жущая сила почти равна приложенному напряжению и сила тока в якоре электродвигателя определяется по приведенной выше формуле (70):
_U - E
/я - --  -- ; /я
Пусковой реостат поэтому 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 реостата постепенно, наблюдая, если имеется амперметр, чтобы сила тока не достигала очень больших величин, что может повлечь перегорание предохранителей.
Остановить электродвигатель можно простым выключением рубильника или сделать эту операцию после быстрого включения полностью пускового реостата. В первом случае не следует забывать поставить ручку пускового реостата на холостой контакт, подготовив 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:
U - E  U-C-n-Ф
/я --
г,
я
"=-%?*-'      (71)
Учитывая незначительную величину потери напряжения в обмотке якоря (см. приведенный выше пример), можно для ясности рассуждения пренебречь ею, и тогда
п = --,       (72)
С-Ф
т. е. число оборотов электродвигателя прямо пропорционально величине 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 электродвигателя метод изменения магнитного потока.
С увеличением нагрузки на валу электродвигателя уменьшается число его оборотов, а следовательно, и величина противоэлектродвижущей силы Е, что влечет к увеличению силы тока в якоре. Вместе с увеличением силы тока в якоре возрастает число оборотов электродвигателя.
При уменьшении нагрузки происходит обратное явление. В первый 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 которой он приключен, ток такой силы, который соответствует его нагрузке.
Важное значение для работы электродвигателя имеет его вращающий 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 /я, проходящего по обмотке якоря, и магнитного потока Ф, создаваемого обмоткой возбуждения машины.
_Мвр=--С./я-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 вращении 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 времени электродвигатель будет вращаться с постоянным числом оборотов.
При большой нагрузке станка число оборотов электродвигателя уменьшится, уменьшится и противоэлектродвижущая сила, увеличится сила тока в якоре и, следовательно, увеличится вращающий момент до нового момента равновесия.
101. Схемы включения и свойства электродвигателей постоянного тока
Схема включения шунтового электродвигателя изображена на рис. 295. Как видно, в шунтовом электродвигателе обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря.
В соответствии с законом Кирхгофа, сила тока /, потребляемого из сети электродвигателем, равняется сумме сил токов в обмотке якоря /я и обмотке возбуждения /м.
•/=-/" + /-..
Если напряжение в сети, к которой подключен электродвига тель, поддерживается постоянным, то и сила тока в обмотке возбуждения при условии неперемещения ручки регулировочного реостата, в соответствии с законом Ома, также постоянна.
'  Г __ U
-я - , Г*
где Гм-сопротивление цепи обмотки возбуждения.
Следовательно, основной магнитный поток Ф, создаваемый обмоткой возбуждения, также постоянен. В этом случае вращающий момент двигателя пропорционален только силе тока в якоре:
Ж,Р = С./..Ф.
Каждой нагрузке двигателя соответствует определенная сила тока в якоре и определенный вращающий момент.
При увеличении нагрузки уменьшается число оборотов двигателя, 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 электродвигателях). Это наглядно видно из формулы 71:
"__?/-/ягя
TL --   .
С-Ф
Потеря напряжения в якоре при весьма малом сопротивлении якоря незначительна по сравнению с напряжением на зажимах, а V и Ф, как мы условились выше, постоянны.
Постоянство числа оборотов электродвигателя при изменении нагрузки является характерным свойством шунтового электродвигателя. Шунтовой электродвигатель широко применяется во всех случаях, когда по условиям работы нагрузка меняется в широких пределах, а скорость вращения требуется постоянной, например токарные, 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 обмоткой возбуждения. На практике применяется в основном второй способ 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 изменения магнитного потока Ф включают последовательно с обмоткой возбуждения так называемый регулировочный реостат (рис. 295). С увеличением сопротивления цепи обмотки возбуждения гм уменьшается сила тока в обмотке возбуждения /м и, следовательно, магнитный поток Ф. Это приводит к уменьшению противоэлектродви-жущей силы, увеличению силы тока в якоре и, следовательно, к возрастанию 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 сопротивления, 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 уменьшением противоэлектродвижущей силы).
Схема включения сериэсного электродвигателя изображена на рис. 296. Как видно, обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря. В сериэсных электродвигателях поэтому величина магнитного потока Ф не постоянна, а изменяется в зависимости от силы тока в якоре, а следовательно, и от силы тока нагрузки.
При увеличении нагрузки сериэсного электродвигателя момент вращения УИвр увеличивается не только за счет увеличения силы
277
тока в якоре /я, но и вследствие увеличения магнитного потока Ф, зависящего в свою очередь от силы тока в якоре, так как сила
гЛЛЛЛШи
Рис. 296. Схема включения сериэсного двигателя постоянного тока
тока в якоре одна и та же, что и в обмотке возбуждения. Следовательно, вращающий момент сериэсного электродвигателя изменяется почти пропорционально квадрату силы тока в якоре.
ли = с-/я
(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 объясняется 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 ведет к резкому изменению числа оборотов электродвигателя (формула 71). Поэтому холостой ход, равно как и малая нагрузка для данного типа электродвигателей недопустимы, так как при этом сила тока, потребляемого из сети, и магнитный поток малы и, значит, число оборотов электродвигателя велико.
Сериэсный электро-
V
Регулирование скорости
изменением числа битное
обмотки возбунЗения
Рис. 297. Регулировка числа оборотов сериэсного
двигателя
1
двигатель имеет большой 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
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 зажимах якоря электродвигателя или изменением магнитного потока Ф ^формула 72). Изменение магнитного потока может быть произведено включением регулировочного реостата параллельно (рис. 297) сериэсной обмотке возбуждения (шунтирование) или путем изменения числа витков обмотки возбуждения. Чаще применяется второй способ регулирования.
Сериэсный электродвигатель может выдержать бблыпую перегрузку, чем, например, шунтовой электродвигатель.
Сериэсный электродвигатель применяется во всех случаях, где требуется большой начальный вращающий момент, когда электродвигатель подвергается большим перегрузкам и когда по условиям работы не требуется поддержания постоянного
Длинный шунт
Короткий шунт
Регулировочный реостат
Рис. 298. Схема включения компаундного двигателя постоянного тока
числа оборотов при изменениях нагрузки. Подобные условия бывают при приведении в движение трамваев, электропоездов, 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=Фм + Фо,
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 потока, создаваемого шунтовой обмоткой:
Ф = Фс - Фм .:
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 Ф0, создаваемый сериэсной обмоткой, преобладает, достигая значения около 67% общего магнитного потока машины, то мы имеем компаундированный сериэсный электродвигатель.
Этот электродвигатель развивает большой пусковой вращающий момент и быстро уменьшает число оборотов при нагрузке. Благодаря наличию шунтовой обмотки электродвигатель не боится холостого хода.
Если преобладает действие шунтовой обмотки (Фм достигает значения около 67% общего магнитного потока машины), то такой электродвигатель называется компаундированным шунтовым электродвигателем.
Свойства этого электродвигателя приближаются к характеристикам 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 достигнет 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 горючих материалов.
Вблизи электрических машин не должны находиться мелкие хорошо проводящие ток предметы, как инструменты и изделия из металла, а равно VL металлические стружки, опилки и т. п., которые при случайном попадании на зажимы, коллекторы или другие неизолированные части могут вызвать короткое замыкание и послужить причиной к возникновению пожара.
Токоведущие части машины и относящиеся к ним соединительные провода при низком напряжении подлежат защите от случайных прикосновений. При высоком напряжении должны быть защищены от случайного прикосновения также и части, покрытые изоляцией.
Кожухи, устраиваемые для защиты машин, особенно электродвигателей, 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 коллектора и щеток - коллектор должен иметь блестящий, отполированный вид (без выбоин, царапин и обгорелых мест), щетки должны быть целы, хорошо притерты и надежно'соединены с щеткодержателями, а последние хорошо укреплены на пальцах траверсы; равномерное нажатие всех щеток на коллектор; легкое и свободное, без задеваний, провертывание якоря машины; исправное состояние смазки подшипников, правильное состояние всех соединений (контактов, 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 электродвигатель может не пойти в ход.
Перед пуском машины в ход, кроме выполнения правил, указанных 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 электродвигателей производить регулировочным реостатом, но ни в коем случае не передвижением щеток по коллектору или пусковым реостатом. Не допускать перегрева машины. Следить за нормальной работой щеток, подшипников и смазки.
После остановки электрической машины постоянного тока необходимо привести ее в порядок: обтереть от пыли, грязи и подтеков масла, сдуть с коллектора и щеткодержателей пыль, коллектор протереть сухой тряпкой и подготовить машину к следующему пуску.
При хранении электрические машины постоянного тока, должны помещаться в сухих, отапливаемых помещениях, без резких температурных колебаний. Все места машин, получившие налет ржавчины или более глубокие язвины, следует немедленно промыть керосином, 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 "осят скрытый характер.
Для облегчения ориентировки и быстрого устранения неисправностей служит таблица XXVIII.
Таблица XXVIII Неисправности электрических машин постоянного тока
Неисправности
Причина
Чем вызвана неисправность
Способы устранения неисправности
1. Искрение щеток.
1. Щетки.
2. Коллектор.
Рабочая поверхность щеток зазубрена, обожжена, изборождена желобками, загрязнена медной пылью, обломана по краям или плохо пришлифована.
1. Поверхность коллектора шероховата (исцарапана ребрами щеток).
2. Поверхность коллектора волнистая (прорыта желобками под щетками).
3. Над медными пластинами коллектора выступают края слюды.
4. Поверхность коллектора загрязнена смазкой, угольной пылью и пр.
Если щетки с зазубринами, желобками и обломанными краями, то предварительно необходимо обработать их напильником. Во всех остальных случаях притереть мелкой стеклянной бумагой (шкуркой) и окончательно прошлифовать тонкой стеклянной бумагой № 00. По окончании прошли-фовки протереть коллектор сухой тряпкой.
1.  Отполировать коллектор тонкой стеклянной бумагой, нажим на которую производить не рукой, а при помощи шаблона с ручкой, имеющего кривизну и ширину коллектора.
Бумагу увлажнить маслом или вазелином, а после полировки жир с коллектора снять тряпкой, смоченной бензином, с последующей протиркой коллектора сухой чистой тряпкой.
2. То же. Кроме того, щетки должны быть поставлены в разбежку, чем достигается наиболее ровное срабатывание поверхности коллектора и устраняется выработка желобков.
3.  Отполировать  коллектор в холодном состоянии и лучше карборундовой бумагой. Если слюда не поддается, то коллектор следует проточить. Ни в коем случае не допускается опиловка слюды напильником.
4.  Протереть коллектор чистой тряпкой; при новом генераторе рекомендуется почаще полировать коллектор мелкой стеклянной бумагой.
282
Неисправности
Причина
Чем вызвана неисправность
Способы устранения неисправности
2. Искрение  щеток ный или нагревание якоря.
1. Первич-двига-тель.
3. Траверс.
2. Траверс.
3. Якорь.
4. Обмотки полюсов.
5. Коллектор бьет вследствие потери цилиндрической формы.
Дрожание щеток вследствие ослабления крепления пальцев, на которых сидят щеткодержатели.
Повышена скорость вращения вследствие увеличения числа оборотов первичного двигателя.
Неправильное положение траверса, а следовательно и щеток, которые не стоят на нейтральной зоне.
1.  Якорь бьет вследствие вырубки шарикоподшипников.
2. Якорь бьет вследствие погнутости вала.
1. Короткое замыкание витков или всей обмотки полюсов генератора вследствие повреждения изоляции или влажности последней.
2. Замыкание обмоток полюсов на корпус генератора вследствие повреждения изоляции или влажности последней.
5. Отполировать, а если это не устраняет неисправность, то обточить.
Подтянуть гайки.
Отрегулировать ход двигателя на нормальное число оборотов.
Траверс поставить по метке на шейке обоймы переднего подшипника машины и застопорить имеющимся у него винтом.
1. Сменить шарикоподшипники.
2.  Исправить  или  заменить новым валом.
1.  Определить индуктором или вольтметром, присоединяемым по очереди к обнаженным зажимам обмоток. В последнем случае руководствоваться тем, что у полностью коротко замкнутой обмотки стрелка вольтметра стоит на 0, а у частично замкнутой показание вольтметра меньше, чем у исправной обмотки. Устраняется перемоткой или просушкой.
2.  Определить сопротивление изоляции проводников обмотки относительно корпуса генератора при помощи индуктора, для чего отсоединить от борнов (в коробке генератора) провода, идущие к плавкому предохранителю и шунтовому реостату, и подложить под щетки плотную бумагу; соединяя один зажим индуктора с корпусом генератора, а другой - с борном шун-товой обмотки или с главным минусовым борном в коробке генератора, можно определить замыкание с корпусом.  Устранение - перемотка или просушка.
283
Неисправности
Причина
Т1ем вызвана неисправность
Способы устранения неисправности
5. Обмот-а якоря.
6. Плохая изоляция се ти.
7. Механи ческая часть генератора.
1. Короткое замыкание обмоток якоря вследствие повреждения изоляции или влажности последней.
2. Замыкание обмоток якоря на корпус генератора вследствие повреждения изоляции или влажности последней.
Перегруженность генератора вследствие утечки тока из-за неисправности изоляции сети.
Перег руж енность генератора вследствие преодолевания большого трения в подшипниках.
1.  Определяется по  запаху, черному дыму и по нагреванию коротко замкнувшихся секций или следующим способом: вынимаются из щеткодержателей все  щетки, за исключением двух,  расположенных диаметрально, и отнимается перемычка траверса между ними. К этим щеткам подводится от постороннего  источника напряжение, поддерживающееся постоянным. Зажимы вольтметра на малое напряжение присоединены к двум изолированным друг от друга иглам, которые могут касаться любой пары соседних пластинок коллектора. Сила тока подбирается таким образом, чтобы вызвать достаточное отклонение вольтметра, когда обе иглы покоятся  на  соседних пластинах.  Иглы движутся по коллектору и дают соединение помимо изоляции между двумя пластинами.  Если отклонение вольтметра получается одинаковым для каждой пары пластин, то это указывает на то, что в цепи якоря нет короткого замыкания.
2. Определяется методом, аналогичным для обмоток полюсов, с той разницей, что другой зажим индуктора присоединяется к пластинам коллектора.
Определяется по показаниям амперметра на распределительном щите агрегата станции.
При перегрузке вследствие вредного трения в подшипниках последние нагреваются до степени невозможности прикоснуться к ним рукой.
Устраняется путем смены подшипников в случае их износа.
В большинстве случаев трение есть следствие совершенного отсутствия или недостаточной смазки или загрязнения последней.
284
Неисправности
Причина
Чем вызвана неисправность
Способы устранения неисправности
8. Первичный двигатель и шун-товой реостат.
3. Генера-  1. Полюсы тор не дает генератора напряжения, размагничены.
2. Первич ный двигатель.
3. Шунто-вой реостат.
4. Внешняя сеть.
Напряжение слишком низко вследствие ослабления магнитного поля, которое может произойти:
а) из-за уменьшения числа оборотов двигателя или
б) потому что мала сила тока в шунтовой обмотке, т. е. в цепи оставлено невыведенным большое сопротивление реостата.
1. Толчки и сотрясения вследствие тряски во время перевозки; долгий  простой машины.
2.  Происшедшее во время работы короткое замыкание.
3.  Случайное  прохождение тока обратного направления.
4. Цепь возбуждения после ремонта была приключена неправильно.
Якорь генератора вращается слишком медленно из-за пониженного числа оборотов двигателя.
По недосмотру не выведен шунтовой реостат из цепи возбуждения.
Короткое замыкание и заземление.
а)  Проверить  по тахометру число оборотов и в случае необходимости  подрегулировать обороты двигателя.
б) Следить за  положением ручки  шунтового  реостата и выводить в надлежащей степени  сопротивление с целью восстановления нормального напряжения.
1-4. Намагнитить генератор от постороннего источника, сообразуясь при этом с направлением его вращения.
Отрегулировать двигатель на нормальное число оборотов.
В ывести.
а)  Если  при  разомкнутом главном рубильнике  генератор возбуждается, то неисправность во внешней цепи, которая исследуется 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 заземлившихся проводов сети и через одну из точек машин, пришедших в сообщение с корпусом.
285
Неисправности
Причина
Чем вызвана неисправность
Способы устранения неисправности
5. Якорь или обмотка возбуждения  полюсов.
Короткое замыкание или соединение на корпус.
Для определения, который иэ внешних проводов заземлен, один зажим индуктора заземляют, а другой поочередно соединяют то с одним, то с другим внешним проводом. Индуктор дает отклонение в том случае, когда ток кз него пройдет через землю и возвратится по заземленному проводу.
Способы определения и устранения указаны выше.
Задачи для самостоятельной работы
1. Генератор постоянного тока с электродвижущей силой Ег имеющий внутреннее сопротивление /*0, включен на нагрузку с сопротивлением Я-. Определить силу тока во внешней цепи /, напряжение на зажимах генератора U и внутреннее падение напряжения U0. Значение Е, г0 и Rl брать из таблицы XXIX.
2. Шунтовой генератор постоянного тока с электродвижущей силой Е и сопротивлением обмотки возбуждения гм включен на нагрузку с сопротивлением R^ Определить силу тока нагрузки / и в обмотке возбуждения,^ также сопротивление якоря и напряжение на зажимах генератора U, если сила тока якоря - /я. Значения Е, гми R1 взять из таблицы XXX.
Таблица XXIX
Таблица XXX
Е в в	Г0 В ОМ	J?! В ОМ
120	0,5	5,75
230	0,25	11,5
380	0,1	17,25
Еве	гм в ом	B! В  ОМ
115	100	10
120	90	5
230	60	2,5
3. Генератор постоянного тока, работающий при напряжении L/, дает в сеть ток силой /. Определить полезную мощность генератора Р и мощность первичного двигателя _°д, вращающего генератор, если промышленный коэфициент  полезного  действия генератора т]. Значения U, I и т\ взять из таблицы XXXI.
4.  Найти электродвижущую силу генератора постоянного тока ?, если он работает при напряжении U; сила тока якоря - /я; сопротивление обмотки якоря - Гя. Значения U, /я и гя даны в таблице XXXII.
286
Таблица  XXXI
Таблица  XXXII
U в е	I в а	Т)
ПО	12,5	0,8
115	25	0,85
127	20	0,9
220	50	0,91
U в в	7Я в а	гя в ом
110	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 напряжением V, 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, ft и гя взять из таблицы XXXIII.
Таблица XXXIII
U в в	7яв а	п рае	гя в ом
115	10	1,5	0,3
230	20	2	0,2
380	30	2	0,1
ГЛАВА XII ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
104. Устройство генераторов переменного тока
Электрическим генератором переменного тока называется машина, превращающая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Генератор переменного тока вырабатывает электродвижущую силу, изменяющуюся с течением времени 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. переменный ток.
Работа генератора переменного тока точно так же, как и действие генератора постоянного тока, основана на использовании явления электромагнитной индукции. Собственно говоря, в генераторах постоянного тока, как это было установлено выше, вырабатывается электродвижущая сила переменного тока, и только при помощи коллектора, являющегося неотъемлемой частью всякой машины постоянного 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^лндуктируется электродвижущая сила. Эта часть генератора называется якорем.
При изучении явлений в цепях переменного тока было установлено, 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 графическим изображением э. д. с. индукции будет синусоида (рис. 172), причем на рис. 174 было видно, что направление электродвижущей силы индукции в проводнике при прохождении пути нижней полу-окружности обратно тому, которое получается при прохождении верхнем полуокружности (правило правой руки).
Изогнув проводник в виде витка (рис. 258) и присоединив его к двум контактным кольцам (/), 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 конструкцией якоря, на котором расположены три одинаковые катушки, смещенные относительно друг друга (рис. 188). Соединяя эти катушки определенным образом, можно получить соединение обмоток якоря "звездой" (рис. 189) или "треугольником" (рис. 193).
Генераторы переменного тока называют иногда альтернаторами.
Схема простейшего генератора переменного тока с индуктором в виде статора и якорем в виде ротора изображена на рис. 299.
Рис. 299.. Простейшая схема однофазного генератора переменного тока с неподвижным индуктором и вращающимся якорем
Рис. 300. Простейшая схема однофазного генератора переменного тока с неподвижным якорем и подвижным индуктором
Постоянный ток в обмотку возбуждения машины подается от постороннего источника электрической энергии. В магнитном поле индуктора вращается якорь, провода которого выведены на контактные кольца, с которых при помощи щеток снимается однофазный переменный ток.
Другая простейшая схема генератора переменного однофазного тока изображена на рис. 300. Здесь статор - якорь, а ротор - индуктор. Эта схема применяется при конструировании быстроходных генераторов переменного тока, генераторов большой мощности и повышенного 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 генератор постоянного тока с самовозбуждением, сидящий на одном валу с генератором переменного тока (рис. 301). От зажимов возбудителя 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, паровой 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 выведены на зажимы, вследствие чего можно соединить обмотки
Шк
Рис. 301. Генератор переменного тока с возбудителем:
i - синхронный генератор; 2 - возбудитель
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 железные сердечники якоря и индуктора делаются не сплошные, а собираются из листового железа толщиной 0,5 мм, с прослойками из тонкой бумаги. Для улучшения охлаждения машины в сердечнике якоря делаются воздушные каналы для прохода воздуха с целью улучшения вентиляции.
Если трехфазный генератор переменного тока выполняется с неподвижным индуктором и вращающимся якорем, то на валу якоря генератора укрепляются три контактных кольца, с которых и снимается переменный трехфазный ток. Якорь машины для укладки обмоток имеет пазы. Число полюсов индуктора в генераторе переменного тока определяется, согласно формуле 41, частотой / и числом оборотов п ротора машины.
р. п
Рис. 302. Схема обмотки четырехполюсного генератора трехфазного переменного тока
/-
60
290
Отсюда
Р=^,
п
где р - число пар полюсов.
Если частота / равна 50 периодам в секунду, то при наименьшем числе полюсов 2 р = 2 число оборотов п ротора будет 3000 в минуту, при 2/7 = 4 число оборотов в минуту- 1 500, при 2р -6 число оборотов в минуту - 1 000 и т. д. Индукторы генераторов выполняются двух типов: с явными (рис.301) и неявными (т.-е. конструктивно не выделяющимися) полюсами.
Машины, возбуждаемые постоянным током, число оборотов которых строго соответствует частоте, называются синхронными.
105. Схемы включения
Для возбуждения генератора необходимо обмотки электромагнитов питать постоянным током от возбудителя. Могут быть два типа генераторов переменного тока: индуктор неподвижен, якорь вращающийся (рис. 303) и, наоборот, якорь неподвижен, индуктор вращающийся (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 возбудителя (4), сидящего на одном валу с генератором. В качестве возбудителя поставлен шунтовой генератор постоянного тока. В цепь возбуждения генератора введен реостат (3) для регулировки силы тока возбуждения и, следовательно, напряжения на зажимах генератора. 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 напряжение на зажимах генератора переменного тока.
При регулировании напряжения на зажимах генератора магнитным регулятором в нем может циркулировать значительный ток возбуждения и соответственно могут быть большие тепловые потери по закону Джоуля и Ленца. Этот способ регулировки часто называется прямым. При регулировании напряжения на зажимах генератора при помощи шунтового реостата тепловые потери будут значительно меньше, так как сила тока в обмотке возбуждения возбудителя весьма незначительна. Этот способ регулировки напряжения на зажимах генератора называют часто косвенным. Следовательно, 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 регулировки.
|0
Рис. 303. Схема соединений генератора:
j - статор генератора; 2 - обмотка возбуждения  генератора; з - магнитный  регулятор;  4 - якорь возбудителя; б - обмотка возбуждения возбудителя; б - шунтовой реостат
В тех случаях, когда нагрузка почти постоянна, возможна ручная 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 регулятор; 4 - якорь
возбудителя; б- цепь возбуждения; 6 - шунтовой реостат
нагрузки, которые встречаются, например, при эксплоатации подвижных электрических станций переменного тока, ручная регулировка невозможна, и приходится применять быстродействующие
,  292  .
автоматические регуляторы напряжения. Работа этих регуляторов будет разобрана ниже.
Другая схема включения генератора переменного тока изображена 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 подводится от возбудителя - шунтового генератора постоянного тока - через щетки и два контактных кольца, сидящих изолированно на" валу ротора. В цепи обмотки возбуждения генератора включен магнитный 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 нагрузки напряжение на зажимах генератора уменьшается вследствие трех причин: падения напряжения внутри генератора, действия реакции якоря и характера нагрузки (сдвиг фаз).
При нагрузке ток, проходя по обмоткам якоря, вызывает падение 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 переменного поля в обмотке якоря появится э. д. с. самоиндукции. Таким образом, в обмотке якоря будет действовать электродвижущая сила, равнодействующая двум указанным ранее э. д. с. - индукции 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 генератора переменного тока при различном характере нагрузки:
coscp-I, coscp = 0,8 и coscp = 0,5^
Как известно, внешняя характеристика генератора выражает зависимость напряжения на зажимах генератора от силы тока во внеш-
293
ней цепи, при постоянных значениях числа оборотов, силы тока возбуждения и cos (р. Из рис. 305 ясно видна зависимость уменьшения напряжения на зажимах от характера нагрузки.
В современных генераторах переменного тока при активной нагрузке падение напряжения не превышает 5-7% (при coscp-=l), достигая значения 30% при индукционной нагрузке (cos 9 = 0,7).
Следовательно, при индукционной нагрузке генератора переменного тока вопросы регулировки напряжения на зажимах генератора особенно важны.
Для уменьшения влияния реакции якоря на изменение напряжения на зажимах при нагрузке современные генераторы конструируются с небольшой реакцией якоря.
Полезная мощность генератора трехфазного тока может быть определена по формуле 56:
г 6
•о
•§
-X"
Р=УЗ ./.?/• cos
ср вт,
Амперы
Рис. 305. Внешняя характеристика генератора переменного тока
где / и U-линейные значения силы тока и напряжения.
Однако на щитках генераторов переменного тока указывают мощность их в вольтамперах. Если, например, генератор работает при
напряжении 230 в, а обмотка его статора рассчитана на 37,5 а, то
мощность генератора
Р = 1/Т-230-37,5^ 15000^ 15 ква.
При работе на осветительную .нагрузку, т, е. при coscp-1, его полезная мощность Р будет равна 15 кет. При работе на электродвигатели, например cos ср = 0,8, полезная мощность генератора определяется уже, как
Р= 15-0,8== 12 кет.
Отношение полезной мощности, отдаваемой генератором во внешнюю цепь, к мощности, получаемой генератором от первичного механического двигателя, называется промышленным коэфициен-том полезного действия генератора. Как и в других электрических машинах, внутри генератора переменного тока происходят 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 подшипниках 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 промышленный коэфициент полезного действия достигает 97°/0 у очень мощных машин, снижаясь до 80-83°/0 у маломощных. У однофазных генераторов переменного тока промышленный коэфициент полезного 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-инженерных работ. Генераторы рассчитываются в основном на мелкодвигательную нагрузку с большой частотой включения (до 50 пусков в час). Тип электродвигателей - короткозамкнутый, с трехкратным значением пускового тока по отношению к номинальному; осветительная нагрузка включается на фазовое напряжение; мощность отдельных ламп - до 1 000 вт. Генераторы - синхронные, предназначены для работы при непосредственном соединении с быстроходным 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 б (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 самым возбуждение генератора. Катушки обмотки возбуждения могут быть соединены параллельно. Основные параметры генераторов переменного тока, употребляемых для подвижных станций, характеризуются следующими данными: 1) напряжение-230/133 в; 2) средний коэфициент мощности - 0,8; 3) частота - 50 герц; 4) число фаз - 3.
Конструктивные особенности генераторов переменного тока те же, что и в генераторах постоянного тока. Для машин предусматриваются следующие требования: а) отсутствие резких колебаний напряжения при пуске и работе короткозамкнутых двигателей; б) возможность неравномерной загрузки фаз при смешанном характере ее; в) наличие возбудителя достаточной мощности для обеспечения устойчивой работы генератора и быстродействующего возбуждения его; г) возможность работы 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 потребителей генераторы работают с чрезвычайно меняющимся режимом как в отношении величины нагрузки, так и в смысле продол-
295
жительноети включения. При увеличении нагрузки генератора напряжение 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 напряжения на зажимах станции сказывается на колебании числа оборотов электродвигателей, и поэтому громадное значение приобретает вопрос автоматической регулировки напряжения.
Указанные условия эксплоатации не дают возможности ограничиться ручной регулировкой, а вызывают необходимость использования быстродействующих автоматических регуляторов напряжения. Могут быть два способа регулировки: а) на возбуждение генератора переменного тока (магнитный регулятор) и б) на возбуждение самого возбудителя (шунтовой реостат). При первом способе происходят 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 снабжалась 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 возбуждения возбудителя.
Простейший регулятор напряжения (рис. 306) представляет собой соленоид (/), укрепленный на бакелитовой панели (2) при помощи угольников (3). Во внутреннем просвете соленоида помещен подвижной железный сердечник (4), могущий перемещаться вверх и вниз. На верхнем конце сердечника помещена планка (5), прижатая 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 движется по направляющим (#), вырезанным в полочке, и подвижные контакты все время находятся против нижних пружинящих контактов. Концы обмотки соленоида подведены к зажимам (10), к которым через добавочное сопротивление присоединяется линейное напряжение. Все реле закрыто кожухом (//), в нижней части которого помещен винт (12), служащий арретиром во время транспортировки станции. Для выключения реле напряжения следует завернуть 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 генератора до 210 в сила магнитного поля соленоида становится меньше силы веса сердечника. Сердечник под действием силы собственного
296
К одной из фаз гене,?.. Через добав. сопротивл, к другой фазе генер.
Рис. 306. Реле напряжения:
1-соленоид;  2 - панель; 5 - угольник;  4 - сердечник;  5 - ппанка; б - стопор"
7 - подвижные контакты; 4 - направляющие; 9 - неподвижные контакты; 10- зазвимк;
11 - кожух; 12 - арретирующий винт
веса падает вниз, подвижные контакты соприкасаются с неподвижными, шунтируя часть сопротивления магнитного регулятора, вследствие 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 находится опытным путем при установке реле на заводе.
Для настройки регулятора напряжения следует: снять кожух; при помощи магнитного и шунтового регуляторов поставить напряжение генератора, равное 210 в; путем передвижения движка добавочного сопротивления подобрать такое сопротивление, чтобы
"1
Рас. 307. Схема угольного регулятора напряжения типа РНУ-7:
/- катушка электромагнита; 2 -добавочное сопротивление; 3 - железный сердечник; 4 - железный диск; S-цилиндр демпфера; 6-поршень демпфера; 7-регулирующий винт демпфера; 8 - рычаг; 9-опора рычага; 10 - угольные столбы; 11 - регулирующий винт угольных столбов; 12 - упорные винты; 13 - вилка штепсельная; 14 - статор генератора; 15 - обмотка возбуждения генератора; 16 - магнитный регулятор; 17 - якорь возбудителя; 18 - обмотка возбужения возбудителя; 19 - шунтовой реостат
сердечник опустился и замкнул контакты; поднять напряжение генератора магнитным и шунтовым регуляторами, чтобы при разомкнутых контактах напряжение установилось в 230 в.
Угольные регуляторы напряжения РНУ-7 и ЭН-352 построены на принципе изменения сопротивления угольного столба, состоящего из отдельных угольных колец, в 'зависимости от степени его сжатия. При изменении сжатия столба сопротивление его изменяется в широких пределах. Регулятор воздействует на изменение силы тока в обмотке возбуждения возбудителя и, следовательно, на изменение напряжения возбудителя. Последнее влияет на изменение величины тока возбуждения генератора, и в результате напряжение 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) включена на зажимы генератора. Обмоточная проволока катушки покрыта оксидной изоляцией, допускающей нагрев обмотки до 115° С. Сердечник связан с левым концом рычага (8). На правом же конце рычага помещена пластинка, на которой установлены два угольных столба (10), 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 укреплена к панели регулятора.
Под действием изменения напряжения генератора сердечник перемещается и через рычаг изменяет степень сжатия угольных столбов и их сопротивление. Крайнему нижнему положению сердечника 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 обмотки возбуждения возбудителя (761). Рычаг перемещается относительно опоры (9), представляющей собой два шарикоподшипника, установленных на специальном кронштейне, укрепленном к панели регулятора. В шарикоподшипниках вращаются цапфы вилки, насаженные на рычаг.
Степень сжатия угольных столбов регулируется двумя способами: 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 винтов ограничивается ход самого сердечника, а следовательно, и пределы сжатия угольных столбов. Как следствие" этого, изменится и диапазон изменения сопротивлений угольных столбов. Правый регулирующий винт служит арретиром регулятора при походном положении станции. В крайнем верхнем положении винт отжимает правый конец рычага, одновременно сжимает угольные столбы и не допускает перемещения сердечника.
При увеличении нагрузки генератора напряжение его падает, втягивающая сила электромагнита уменьшается, сердечник под действием силы собственного веса опускается и, сжимая угольные столбы, уменьшает сопротивление цепи возбуждения возбудителя, напряжение генератора повышается. Проделав несколько затухающих колебаний, сердечник остановится в каком-то новом положении, 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
Рис. 308. Схема устройства регулятора напряжения типа ЭН-352:
1-угольные столбы; 2-перекладина; 3 - тяга; 4 и S-рычаг; 5 - сердечник; 6 - пружина; 7- противовес; 9-вспомогательный сердечник; 10-плоская пружина; 11-демпфер
/7 /8
Ю
16
15
Рис. 309. Регулятор напряжения типа ЭН-352:
I - угольные столбы; 2- перекладина; 3 - тяга; 4 - рычаг; б- сердечник; 6 - пружина; 7- противовес; 8 - рычаг; 9 - вспомогательный сердечник; 10-пружина; 11 •-демпфер; 12, 13 - винты; 14 - скоба; 15 - гайка затяжная; 16 - угольник; 17 - гайка; is - стойка
нимается и останавливается в новом положении, обеспечивающем сжатие угольных столбов, достаточное для установления силы тока возбуждения возбудителя, соответствующей нормальному напряжению генератора. Для смягчения резких толчков при изменениях нагрузки и для сообщения сердечнику более плавных перемещений, а также и для уменьшения колебаний сердечника на верхнем его конце поставлен воздушный демпфер (тормоз). Демпфер состоит из поршня (6) (рис. 307), прикрепленного к верхнему концу сердечника, и неподвижного латунного цилиндра (5), прикрепленного к панели регулятора. В верхнем конце цилиндра 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 (/) рассчитана так, что для поддержания регулятором напряжения, равного 230 в, добавочное сопротивление (2) должно быть равно 130 ом. С уменьшением этого сопротивления значение поддерживаемого напряжения падает, а с увеличением - возрастает.
В случае расстройки регулятора напряжения или его повреждения, не прекращая работы станции, можно его выключить и перейти на ручную регулировку напряжения шунтовым (19) и магнитным (/6) регуляторами.
Для выключения регулятора напряжения следует вилку (13) переставить в гнезда цепи возбуждения. После этого цепь электромагнита (/) 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 установится до нормальной величины. После остановки станции необходимо 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 возбуждения генератора) питается от возбудителя, сидящего на одном валу с генератором. Сопротивление обмотки возбуждения генератора: в холодном состоянии 9,6 ом, в нагретом-10,8 ом. В качестве 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 вентиляторы. Крепление генератора на шасси автомобиля показано на рис. 310. При полной нагрузке (37,5 а), при cos <р=1 сила тока возбуждения - 4,65 а и при cos ср = 0,8 сила тока возбуждения - 6,25 а. Коэфициент полезного действия при номинальной нагрузке генератора - 88% при cos 9=! и 84,2% при coscp = 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 постоянного тока типа ПН-10, что и для генератора ПНТ-100. Для усиления охлаждения на валу ротора генератора и на валу якоря возбудителя 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 полной нагрузке и 40 б при холостом ходе; этим напряжениям соответствует сила тока возбуждения 7,5 а и 3,5 а. Синхронные генераторы типа СТ-10-А-3-4 выполняются с вращающимся четырехполюсным индуктором (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 хранении 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 щеткодержателя
Притер.еть щетки Подтянуть пружину
302
Неисправность
Причина
Возбудитель не  дает напряжения
Генератор не возбуждается
Неисправен  регулятор напряжения
Обрыв в цепи возбуждения
Неисправен щеткодержатель
Обрыв в цепи возбуждения генератора
Найти и восстановить контакт
Заменить новым
Найти и восстановить контакт
Ремонт заводской. Перейти на ручную регулировку
В отношении неисправностей возбудителя и способов их устранения можно руководствоваться указаниями таблицы XXVIII (глава XI).
ГЛАВА XIII ПОДВИЖНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ
109. Назначение подвижных электрических станций
Подвижные электрические станции служат для снабжения электрической энергией передовых участков фронта, районов слабой электровооруженности и своих войск на территории противника, где все установки обычно будут разрушены противником при отступлении.
-Vfc *s~ sw
..-vU  v
^  ".*kt.w
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 потребителей, а также зарядку аккумуляторов. В отдельных случаях эти станции могут быть использованы для освещения военно-инже-
304
мерных работ, а также для снабжения энергией при механизации работ, если инструмент и механизмы имеют электродвигатели постоянного тока.
Рис. 312. Общий вид зарядно-осветительной станции:
t - агрегат; 2 - шесты; 3 - стремянка; 4 - ящик с линейным имуществом для внутренней  проводки; 5 - передний съемный кронштейн  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 электрификации военно-инженерных работ: мостовых, лесозаготовительных, строительных, гидротехнических и пр.
Рис. 313. Подвижная станция переменного тока типа АЭС-4:
i-агрегатный автомобиль; 2 - вспомогательный автомобиль
НО, 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 электрической 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.
,Г ^
Рис. 314. Подвижная станция переменного тока типа ТЭС-1:
I- агрегатная прицепка; 2 - запасная  прицепка;  3 - сетевая прицепка № 1; 4.-сетевая  прицепка № 2
Агрегатом называется установка, состоящая из первичного двигателя внутреннего сгорания и электрического генератора, механически соединенных между собой и смонтированных так, что вся установка может быть передвигаема без нарушения механической связи между отдельными частями ее. Агрегаты подвижных электрических станций могут быть передвигаемы и перевозимы е одного места на другое и при установке на новом месте не требуют специально подготовленных мест, как то: фундаментов, площадок и т. п., и немедленно могут быть пущены в эксплоатацикх
В состав агрегата, кроме скомплектованных двигателя с системой охлаждения, смазки, зажигания, питания, пуска в ход и генератора с органами возбуждения, коммутации и регулирования,, входят:
а) приспособления для соединения вращающихся частей первичного 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 трубопроводом и
г)  электрическое распределительное устройство.
Электрическое распределительное устройство включает всю необходимую аппаратуру для нормальной эксплоатации станции. Распределительное устройство монтируется или на общей раме с агрегатом, или выполняется отдельно; в последнем случае имеются специальные концы проводов для соединения зажимов генератора и распределительного щита.
Питательные сети выполняются двух типов: шестовые и кабельные.
Комплект аппаратуры для обслуживания электрической энергией включает в себя или арматуру и лампы накаливания для внутреннего освещения штабов и командных пунктов (станций АЭС-1 и ЭС-1), или комплект осветительных средств для наружного освещения и комплект электроинструмента для электрификации различных 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 данной транспортной единице путем устройства специальных закромов, ящиков и приспособлений на кузове машины или 2) приспосабливается 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 трехфазный. На первой стадии своего практического развития электричество распространялось в виде постоянного тока. Быстрое развитие электрификации, увеличение мощности установок и увеличение радиуса действия станций сделали систему постоянного тока нерентабельной, 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 электродвигатели постоянного тока дают возможность широкой и экономичной регулировки числа оборотов, что весьма важно для ряда машин; сериэсные электродвигатели постоянного тока имеют большой первоначальный момент вращения и выносят большую перегрузку;
20*        307
б) возможность непосредственной зарядки аккумуляторов; в) удобство параллельной работы вследствие более простого способа включения машин и их обслуживания во время работы; г) возможность применения двигателей с меньшими маховиками и, следовательно, более легкими, так как возможно допускать большую неравномерность хода.
Недостатки установок постоянного тока: а) сложное обслуживание в полевых условиях вследствие наличия коллектора; б) невозможность трансформации для передачи на большие расстояния;
в) изготовление генераторов с небольшим напряжением; г) большой вес проводов.
Преимущества системы переменного тока: а) возможность простой трансформации для перехода с низкого в высокое напряжение, что позволяет передавать электрическую энергию на большие 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 регулировкой скоростей; в) необходимость иметь специальные установки для зарядки аккумуляторов; г) плохой cos cp мелких электродвигателей переменного тока; д) большой вес и цена генераторов переменного тока вследствие наличия возбудителя.
Учитывая преимущества и недостатки обеих систем, электрификация армий идет все же в основном на переменном токе. Решающее значение приобретает вопрос о стандартизации армейских установок с общегражданскими, учитывая, что при использовании энергии местных станций установки и электрифицированные аппараты 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 больших мощностей.
В отдельных случаях для специальных целей (прожекторы, зарядка аккумуляторов и осветительные установки небольшой мощности) наиболее целесообразно применять подвижные станции постоянного тока. Здесь, помимо специальных условий, сказываются и преимущества установок постоянного тока: легкость, меньшая стоимость, лучшее использование установленной мощности генераторов, наличие в производстве генераторов малой мощности и отсутствие 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 коллектора 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 постоянного 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 станции 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 атмосферных условиях, а на короткие - переносятся людьми или перевозятся вьючными животными.
Рис. 315. Общий вид зарядно-осветительной станции конной тяги в походном
положении:
1-агрегатная  повозка; 2-повозка  с  бочкой для бензина; 3 - линейная повозка; 4. - ламповая повозка; б - 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 перевозке в тачках. Нагрузка на спине лошади должна быть не более 80-110 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\см?. 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 превышать 300-330 кг. Скорость движения конных станций по шоссейной дороге при движении шагом-4-5 км\час и при движении переменным аллюром-6-8 км /час.
Наиболее распространенный вид транспорта для подвижных электрических станций - автомобильный. Имеются автомобильные электростанции с агрегатом, помещенным в кузове машины (рис. 312) или на особой прицепке (рис. 316); первый вариант станции отличается большей проходимостью.
Тракторные электрические станции, применяющиеся для механизации сельскохозяйственных процессов, используются в случае необходимости для военных целей. Любой трактор можно рассматривать
309
как тягач для подвижной станции, имущество которой уложено в тракторных прицепках или в кузове трактора, и как первичный двигатель для получения электрической энергии. В последнем случае 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 тракторных установок определяются маркой автомобиля или трактора.
Рис. 816. Подвижная автомобильная станция с агрегатом на прицепке:
1 - четырехтактный бензиновый двигатель; 2 - радиатор; 3 - электрический генератор; 4 - щиток моториста; 5 - распределительное устройство; 6 - регулятор напряжения; 7-бак для бензина; 8 - рама; 9 - рессора; 10 - домкрат для выравнивания и устойчивости агрегата
Железнодорожные подвижные электрические станции монтируются двух вариантов: самодвижущиеся, когда первичный двигатель работает для передвижения состава и для вращения электрического генератора, и несамодвижущиеся, когда агрегат станции и все имущество 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 агрегата станции с имеющимся запасом горючего колеблется от 6 до 12 час., продолжительность работы с запасом масла в картере двигателя 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 горючих 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 оборотив мотора;
2)  снабжение генератора станции надежным быстродействующим автоматическим регулятором напряжения;
1 3) простая и ясная схема распределительного устройства агрегата, обеспечение наблюдения моториста за исправностью смазки, регулировки и надежно работающая аппаратура;
4)  правильный выбор и расположение предохранителей в питательной и распределительной сетях;
5) наличие питательных и распределительных сетей специальной -конструкции.
Под перегрузкой следует понимать максимальную кратковременную мощность, которую двигатель способен развивать. Например, если четырехтактный двигатель внутреннего сгорания дает полезную мощность в 24 л. с. при 1 500 об/мин, и продолжительной работе, а кратковременная мощность, развиваемая мотором при 1500 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 специальных измерительных приборов; 2) хорошим закреплением всего имущества 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 ти-па первичного двигателя; 2) конструкцией генератора и распределительного устройства; 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 обслуживании, приспособлен к быстрому пуску в ход, экономичен в работе.
Простота конструкции позволяет иметь минимальное количество малоквалифицированного персонала. Обычно для эксплоатации двигателя 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 вспомогательных материалов (обтирка и пр.); 5) расходом воды; 6) ремонтом двигателя; 7) содержанием персонала.
Исходя из указанных требований, в настоящее время для подвижных 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 благоприятствует 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 повторно кратковременным режимом и частотой пуска до 50 раз в час.
Распределительное устройство подвижных электрических станций удовлетворяет следующим основным требованиям: 1) минимальные 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) целесообразность 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 быстрота 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 вспомогательных приспособлений при работе с деталями сетей.
Быстрота развертывания и свертывания обеспечивается выполнением 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 отдельных деталей. Для уменьшения веса применяются высококачественные 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 удлинениями- укорачивания линий и быстрого присоединения потребителей* зобъяеняется подвижностью1 самих потребителей электрической шергишр(передвигающиеся механизмы, перемещаемые к месту работы све^оввгеоариборы и инструмент). Кроме того, практика раз!в<ера!ьтвшш|я цяшщий показывает,, что в первую очередь оборудукгафвтдааАЗфишнаиболее важных объекта (штаб, командный пункш^ш *запуекаежгя агрегат, а затем? постепенно включаются и остальные потребители. Конструкция^ всех деталей должна допускать^:подобною 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 проводимость, отличная изоляция, невозможность коротких замыканий, прочность, гибкость проводов, легкость ремонта, безопасность обслуживания. Хорошая электрическая проводимость сети осуществляется применением медных проводов.
Для сетей подвижных станций допускается падение напряжения в 10%; исходя из этой цифры и зная радиус действия, производят электрический расчет проводов и кабелей.
Отличные изоляционные свойства питательных и распределительных сетей подвижных станций дают соответствующие изоляторы для воздушных линий и вполне надежные в изоляционном отношении полевые проводники 'для кабельных сетей. Для воздушных шестовых линий сильного тока употребляются специальные 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 исключается возможность чрезмерного их нагревания, но в то же время: гарантируется достаточная их механическая прочность;
2)  хорошим качеством литья соединительных и распределительных 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 отожженных проволок. Эластичность кабелей достигается еще применением -нескольких слоев специальных резиновых составов для изоляционных покровов; верхний слой сделан из водонепроницаемой, стойкой .к температурным изменениям и упругой вулканизированной резины,
Легкость ремонта обеспечивается для воздушных линий возможностью быстрой сменвк-,1йестйш при необходимости, подтягиванием проводов в случав• ДВДЙЧИР./-! вс -мягком грунте оттяжных кольев и замены разбитых ШО-Шлоров.
Кабельные лииии решантйрреется при помощи изоляционной ленты. Для мелкого;-ремшета уштовочного имущества в монтерских сумках имеется расходный! ^матвр^аль наконечники, тиноль, свечи и изоляционная лента. v,., эьлыг.втз
Провода шестовых линий-:йригшереходах через дороги и проезжие места укрепляются на придоршкных шестах высотой до 6,5 м. Это вполне обспечивает допустимые по нормам расстояния от линии до земли и безопасность проезда. В целях безопасности обслуживания 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, входящая в состав станции. Питательные сети в целях маскировки изготовляются кабельного типа.
Современные конструкции гибких шланговых кабелей позволяют •прокладывать их для длительной эксплоатации непосредственно по земле или по местным предметам, приспосабливаясь наилучшим образом к местности.
Светомаскировка при электрическом освещении внутренних помещений 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 наружного освещения рубильником распределительного устройства агрегата; рубильники осветительной нагрузки монтируются отдельно от силовых.
Для уменьшения звуковой демаскировки агрегата вследствие шума выхлопа мотора применяются глушители. Встречаются конструкции 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 определенное назначение - зарядка аккумуляторов, электрическое освещение, силовая нагрузка и т. д.; во-вторых, классификация может
314
быть произведена на основании признаков, характеризующих тактические 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
Л1" по 1 ! порядку |	Наименование станций	Назначение станций
1	Зарядные	Зарядка аккумуляторов механизированных ча-
		стей, в электротехнических частях и частях связи
2	Зарядно-осветитель-	Зарядка аккумуляторов, как по п. 1, аккумуля-
	ные	торов фонарных и пр. в стрелковых частях. Осве-
		щение штабов и командных пунктов
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 основном транспортными характеристиками. По способу передвижения различаются станции:
1)  переносные (рис. 317);
2) [вьючные (рис. 318); Законные (рис". 315); 4) автомобильные (рис. 312); 5)  тракторные (рис. 314); 6) железнодорожные и 7) водные (паромы,пароходыипр.).
Двигатель транспортной единицы (автомобиля, трактора) может быть использован не только для приведения ее в движение, но и для работы на остановке в качестве первичного двигателя. Отсюда намечаются два класса станций: 1) с собственным первичным
двигателем агрегата (рис. 312) и 2) с использованием в качестве первичного двигателя двигателя транспорта, на котором перевозится все имущество станции (рис. 310).
315
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 механических повреждений
Рис. 5/3. Вьючная станция:
а - агрегат в собранном виде;  6 - перевозка двигателя; в - перевозка генератора-г - перевозка радиатора и бензобака; д - перевозка тележки
В первом случае транспортная единица оборудуется для перевозки имущества на ее шасси (в кузове) или в качестве тягача, а имущество укладывается в специальных прицепках (рис. 314). Оборудование 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) керосиновым, 3) нефтяным. Двигатель может снабжаться газогенераторной группой. Возможно применение паровых установок, а также использование силы ветра и воды (ветросиловые установки и гидростанции).
Рис, 319. Подвижная станция типа АЭС-1 с шестовой сетью:
i - агрегат мощностью 3 кет при напряжении 120 в; 2 - шесты; 3- брезентовые верх кузова в свернутом положении; 4 - бидон дня бензина
Генератор подвижной электрической станции определяет род тока станции: 1) постоянного тока, 2) переменного тока - однофазного 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 станций и линий передач высокого напряжения при помощи подвижных трансформаторных подстанций; могут быть использованы аккумуляторные установки. Следовательно, все подвижные источники электрической энергии могут быть разделены на три группы: 1) станции, 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-
Л'п																								
																							/V-	
я												1									^			
																			*s	**^				
7																	s	s						
																/								
fi	^	0												s	\s									
	н-?.												>											
<;												/												
											/											b	№-	
4					*• -	!_•- "			/\															
	9-		****					S	'															
ч			^				(S																	
				X	ч ;	/																		
2						-^	-- 1																	
			^/						•• ни,!	- -													Чр	
1																								оОО
																								9ПП
0																								
500  700  500  1100 I30Q 1500 1700 1900 2100 2300 2500
S
W
500 400 300 200
500 700  900 400 1300 1500 1700 1900 ZJOO 2300 2500
Рис. 320. Внешняя характеристика двигателей Л-6/2 и Л-6: I - двигатель Л-6/2; II - двигатель Л-б
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 характеристики двигателей Л-6 и модернизированного Л-6/2, видим, что* при 2200 об/мин, мощность двигателя Л-б - 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 небольшого веса, небольших габаритов и повышенного сжатия (степень сжатия около 5). Повышенная степень сжатия способствует экономичному использованию топлива и допускает применение обычного эксплоатационного бензина с удельным весом 0,75.
Основные характеристики двигателей указаны в таблице XXXVI,
Параметры двигателя	Единицы измерения	Характеристика				
		Л-3	Л-б	Л-6/2	Л-12	Л-12/2
Тип  ...  ...	Л. С.	Чет 3 1 60 90 254 2 200 80 620 450 735 360 4 5	ырехтакть 6 2 60 90 508 2 200 105 720/605 1 450 765 360 7 7,5	[ый, верти ционарньп 62 2 65 90 597 2 200 110 755/6031 485 780 360 12 7	кальный, \ 12 4 60 90 -1 016 2 200 155 1 245 700 1 090 360 27 14,3	ста-122 4 65 90 1 194 2 200 160 970^ 586 950 350 24 13,2
Мощность  ..... ....						
Число цилиндров ......	ШТ. мм см? об/мин. кг мм г л					
Диаметр цилиндров .....						
Ход поршня .... ....						
Литраж •  . . ......						
Число оборотов .......						
Вес двигателя ........						
Габаритные размеры: длина ..........						
ширина .........						
высота .........						
Расход бензина на 1 л. с. ч. . Объем бензинового бака . . . Емкость системы охлаждения						
Двигатель Л-3 (рис. 321 и 322) имеет клапанное распределение; питание горючим происходит самотеком из расходного бака; выход отработанных газов - через глушитель; регулировка числа оборотов - автоматически при помощи центробежного регулятора; смазка - разбрызгиванием; охлаждение -• термосифонное; зажигание - от магнето высокого напряжения; пуск - вручную при помощи пусковой, рукоятки.
Цилиндр (/) двигателя отлит из специального чугуна; он укрепляется помощью шпилек и гаек на верхней поверхности картера. Отверстия, расположенные над распределительным валом, служат направляющими для выпускного и впускного клапанов.
Поршень (.?) 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
г
I
ч^З), который свободно лежит поперек гнезда в верхней части головки поршня. Палец имеет по бокам бронзовые пробки, предохраняющие зеркало цилиндра от повреждений.
Рис. 321. Продольный разрез двигателя типа Л-3:
:3-поршень; 3 - поршневой палец; 4 - шатун; б - 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), обхватывая его цапфу. Шатун - стальной, штампованный, двутавро-шого 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 картера. Коленчатый -вал снабжен противовесами. Картер (7) стационарного типа, отлит из чугуна.
Рис. 322. Поперечный разрез двигателя типа Л-3:
*- цилиндр; 7 - картер; 8 - центробежный регулятор; 11 - карбюратор; 13 - магнето;  14 - радиатор; 15 - вентилятор
Распределительный механизм состоит из валика, составляющего одно целое с кулачками. Распределительные шестерни помещаются в коробке, находящейся спереди картера.
21 Электротехнические  средства
321
Регулирование подачи смеси происходит посредством автоматического шарикового центробежного регулятора (8). Действие регулятора состоит в следующем. На распределительном валу имеется коронка со вставленными в нее шариками, на которые надевается подвижная 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 (9), отлитый из чугуна, находится между двигателем и генератором постоянного тока. С наружной стороны картера он насажен на выступающий конец коленчатого вала. Диаметр маховика - 275 мм.
Масляный насос, приводимый в действие от коленчатого вала, качает масло из картера в специальное корытце. Корытце подвешено 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 насосом накачивается в корытце. Распределительные шестерни и подшипники 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 горючего и распределение" происходят следующим образом. Бензин поступает из бака (10) при открытом кране самотеком в карбюратор (//) системы "Солекс". Поступающий бензин разбрызгивается через жиклер в самой узкой части смесительной камеры, где струя воздуха проходит с наибольшей скоростью. Регулирование количества смесиг 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 отработанный газ выталкивается из цилиндра обратным ходом поршня через выпускной клапан и выхлопную трубу и далее через глушитель (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 (/3) высокого напряжения 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 трубопроводом обратно в радиатор, где и охлаждается. Для усиления действия радиатора воздух, нагреваемый в его ячейках, продувается 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 (/). 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 горючего. 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 (3) 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, укрепленных крышками к блоку двигателя. Уравновешивание вращающихся и движущихся частей осуществляется противовесами, находящимися 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 магнето (6) и кулачковому валику. На противоположном конце гайка (маслогон), закрепляющая задний шариковый подшипник, имеет назначение, 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 (10) - односторонние. Каждый цилиндр имеет один всасывающий и один выхлопной клапан. Клапаны действуют принудительно от толкателей, приводимых в действие кулачковым валом. Толкатели - тарельчатого типа, сидят в чугунных направляющих. На верхнем конце толкателей имеются болтики с находящимися под ними гаечками.
21*        323
12
Рис. 323. Общий вид двигателя типа Л-б/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.
Рис. 324. Продольный разрез двигателя типа Л-6/2:
2- поршень; 3 - 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 имеющейся под ним гаечкой.
Система подачи топлива у двигателя такая же, как у Л-3. Для нормальной подачи бензина самотеком необходимо, чтобы топливный
325
/3V
бак был расположен выше карбюратора (11} не менее чем на 150-200 мм. Топливный бак соединяется с карбюратором бензопроводом, который для гибкости имеет два-три витка, диаметром 60-65 мм. Для предупреждения загрязнения бензопровода карбюратора внизу топливного бака имеется грязевик. Для предупреждения попадания (крупных) частичек пыли, засасываемых вместе с воздухом, двигатель Л-6/2 снабжен воздушным фильтром, схема которого приведена 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, который, получив вращательное движение при проходе через наклонно поставленные направляющие, продолжает свой путь к карбюратору. Частицы пыли, Рис. 325. Диаграмма распределения дви- подведенные тем же вихревым гателей типов Л-6 и Л-6/2 , течением воздуха к щели на
боковой стенке фильтра, выпадают 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 вентилятора может быть употреблен тавот или солидол Л. Шестерни и регулятор, находящиеся в распре-делительномкартере, смазываются брызгами, проходящими через отверстия в переднем подшипнике  кулачкового валика. Подобным же образом смазываются и шариковые подшипники 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 осуществляется 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 горловине 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 повредить радиатор. В радиаторах типа ГАЗ контрольной трубки не имеется. Предохранение от чрезмерного повышения давления осуществляется специальной конструкцией крышки. Для повышения
Масяоуказа тель При вставленной а отверстие маслоукаэа теля трубке наполнение картера производить зЁесь,я не через сапун.
Сапун.
Перед запуском двигателя залить 50- 70 си посла через сапун.
Гавотница-вентолятор, Наполнять тзвотницу по нерв необходимости. При ежедневной работе подвертывать крышку на 1-2 оборота до запуска двигателя.
Спускная пробна ниш него партера Отработавшее масло у нового двигателя спускать через 25 часов Впоследствии спуск масла мотет производиться через 80-100 часов. Вместе со спуском масла производить очистку партера. О5'ем заливаемого масла а нижний А арагер 2,25 литра
Рис. 327. План смазки частей двигателя типа Л-б/2
эффективности охлаждения двигателя радиатор снабжен двухлопастным вентилятором (13), крыльчатка которого для жесткости имеет продольное выштампованное ребро. Вентилятор приводится во вращение ремнем от шкива, отлитого вместе с маховиком. Крыльчатка укреплена болтами на шкиве вентилятора посредством чашечки-подкладки, приваренной электросваркой. Вентилятор вращается на шариковых 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 распределительного картера на специальной цилиндрической площадке, имеющей радиус поверхности в 50 мм. Якорь магнето вращается шестеренкой, надетой на конус конца вала якоря и закрепленной гайкой. Направление вращения - по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода.
327
10
20 19 18 17 16 15 72
Рис. 328. Шариковый регулятор двигателя типа Л-6/2:
I - палец шаровой к рычагу; S - рычаг; 3 - пружина к рычагу; 4-фланец; б - кронштейн пружины рычага; б - муфта подвижная; 7 - валик с вилкой; s - 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; J4 - шарик; 16 - регулировочный болт; 16 - упорное кольцо (внутреннее); 17 - болт; 18 - шайба Гроиера; 19 - упорное кольцо (наружное); 20- шариковый подшипник; 21 - корпус; S2 - пружина;
23 - шестерня
Назначение регулятора - поддерживать постоянное число оборотов при разных нагрузках двигателя. Регулировка достигается закрытием или открытием дроссельной заслонки карбюратора посредством связанной с ней системы рычагов. Принцип регулирования 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 немного изменен: пружина к рычагу регулятора (3) заменена спиральной;, предохранительное кольцо (18) видоизменением упорной муфты (9} аннулировано. В некоторых случаях ставится регулятор повышенной чувствительности, что достигается применением балансиров, 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 рычажком 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 совершается специальным ключом - поворачиванием гайки в конце-валика. Все регулируемые части регулятора при работе двигателя-закрыты.
Пуск в ход двигателя производится вручную при помощи специальной 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 описанных Л-6/2 и Л-6 числом цилиндров (четыре - по два в одной отливке). Коленчатый вал (2) сидит на трех шариковых подшипниках (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 картер двигателя через трубку маслоуказателя до верхнего уровня (в количестве 4,4 л). Внешняя характеристика двигателя Л-12/2: указана на рис. 331.
329
"'е W																				
IK														^>	,-*---<	"e				
17													/							
1C		.;									x^	^x								
/Я	Mkp -fi-	"гл*1							-x^	Л										
/4	c_^	<						^	П						>-•--<	Mkp				
j-	A						A	s												9ег
79					!	/														450
/;			">	N	^															400
in			/	/1	(	*- --- (	i**^	I---,												350
a		<	/									1 - ,	r - t	i " i;	p- •*	>9e				300
(\																				
1000  1200 1400  1ROO  ШО  2000  ZZOO 2400 2600  2800 o6/MUH Puc. 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 измерения	Данные  двигателей ЛД-6
Тли , ..............		Двухтактный, вер-
	Л. С.	тикальный 6
	ШТ.	1
Диаметр ... .  .......	ММ	82
Ход поршня ...............		82
	см*	433
С4исло оборотов .  ..............	об/мин.	2 200
Вес двигателя (с водой)  .........	кг	90
Табаритные размеры: длина .............	мм	680
ширина .............		420
		645
Расход бензина на 1 л с. ч ...........	г	400-420
Емкость бака для горючего ..........	кг	22
• РЧжость системы охлаждения  • ....	л	7
		
330
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 (/) 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 карбюратор и всасывающую трубу врывается в картер. Проходя через карбюратор, он захватывает из жиклера смесь бензина с маслом, причем масло распыляется, а бензин испаряется и смешивается в определенной 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 коренных и шатунных подшипников, стенок цилиндра, поршня, его колец и пальца. При этом же ходе поршня вверх под ним в цилиндре происходит сжатие поступившей туда ранее из кривошипной камеры смеси из воз-
Рас. 332. Поперечный разрез двигателя типа ЛД-б:
1 - поршень; 2 - всасывающее окно; 3-свеча; 4-выхлопное окно; б - продувочный канал; 6 - продувочное окно цилиндра; 7 - продувочное окно в поршне
духа и паров бензина, которая в конце этого хода сжатия, с некоторым опережением (от 20 до 43,5° поворота маховика до верхней 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 влиянием 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
отражающему действию гребня поршня омывает и заполняет весь цилиндр, способствуя окончательному удалению из него отработанных 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 происходит 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 (рабочий 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: радиатор и центробежный насос. Регулировка-автоматическим центробежным регулятором, действующим на дроссельную заслонку карбюратора.
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 непосредственно по цементированным поверхностям шейки и нижней шатунной головки.
Степень неравномерности-1/75. Степень сжатия - около 5; объем камеры сжатия - около 80 см*\ среднее эффективное давление (при 2200 об/мин, и мощности 6-4 л. с.) - 3 кг на 1 см2.
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 приспособлениях. 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
-9
Рис. 333. Двигатель типа ЛД-12:
1 - цилиндр: .8 "-радиатор; .5 - вентилятор; j--епеча
Рис. ВМ. Двигатель типа В-3:
1 - цияяндр; 2 - ребра; 3 - карбюратор; * - магнето; 5 - свеча
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 измерения	Данные двигателя В-3
Тип .....  .........		Четырехтактный, верти-
Мощность . . ....	л с	кальный 3
Число цилиндров  ............	шт.	1
Диаметр цилиндра ............	мм	60
Ход поршня .....  .........		66
Литраж ...  .....	см?	187
Число оборотов . . .........	об/мин	3 000
Вес двигателя . ............	KZ	22
Габаритные размеры: длина ...............	мм	390
ширина .............		315
высота ..... .........	"	355
Топливо ........ ......		Бензин 2-го сорта
Смазка ................		Разбрызгиванием под
Зажигание ...........		давлением Магнето  высокого на-
		пряжения
Для подвижных электрических станций средней мощности в качестве первичных двигателей используют автомобильные моторы.
Основные доделки при приспособлении автомобильных двигателей для подвижных станций заключаются в снабжении их регуляторами 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 эксплоатировать 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 электрической станции.
Продолжительная работа двигателей ГАЗ (мощностью 24л. с.) и ЗИС-5 (48-50 л, с.) (мощность, потребная для обеспечения работы генератора с учетом его к. п. д. и потерь в соединительном приспособлении) обеспечивается сменой охлаждающей системы,
334
ZOO  500 800 1000 1200 1400 J600 1800 ZOOO 2200 2400 2600 °Цмип Рис. 335. Кривые мотора ГАЗ модели АА:
•мощность; Мл - вращающий момент;  Q - расход горючего в час; q - удельный? расход горючего в зависимости от числа оборотов
Таблица XXXIX
	Единица	Данные дви	гатепей
Характеристика	измерения	ГАЗ	ВИС
Модель  .....		АА	ЗИС-5
Тип ..........		Четырехтактный,	вертикальный
Число цилиндров  . . . Дисметр цилиндра . . . Ход поршня ......	ШТ. ММ	4 98,5 108	6 101,6 114,3
Литраж ........	Л	3,28	5,55
Степень сжатия .... Максимальная мощность на валу  .  ...	л. с.	4,22 35	4'7 60
Число оборотов .... Цилиндры .......	об/мин.	1 500 Моноблок, головка съем-	1 500 Моноблок, головка
Картер ........		ная, общая для всех цилиндров Нижний картер съемный	съемная Нижняя половина кар-
Коленчатый вал .... Поршневые кольца . . .	-	На трех подшипниках По  3  шт. на поршень; нижнее кольцо с прорезями для отвода смазки	тера съемная На семи скользящих подшипниках По 4 шт. на поршень
335
Характеристика 1	Единица измерения	Данные двигателей	
		ГАЗ	зис
•Смазка ... ...	Л Л ММ л	Самотеком и разбрызгиванием.  Подача масла от шестеренчатого насоса 4,72 "ГАЗ-Зенит", диаметр патрубка - 30 мм Водяное циркуляционное 35 Батарейное 22 Бензин 2-го сорта 38	Под давлением 3 am от шестеренчатого насоса 12 "Зенит", модель А-3 Водяное циркуляционное от центробежного насоса 40 Батарейное 22 Бензин 2-го сорта 160
Нормальный объем масла в картере  .... Карбюратор .....			
Охлаждение .			
Емкость  охлаждающей i системы . .			
Зажигание ......			
Диаметр запальных свеч Топливо .......			
?мкость бака для горючего ......			
			
'"е																												
кп																												
																												
7R																												
																												
-s ye																		S	*~	^v	\							
																	/		7									
?s ci со																/												
^ оо															/													
? СА														/														
Ъ													/															
^ СП													/															
-, w												/																
ю tft											J																	
-j ЭСГ											/																	
* 6*										/																		
										/																		
Е  ЛИ									/																			
5 ** со									f																			i4
=1 °О *jl								/																				
								f																				a z
^ /in							/																					т л г, ч
							/																					
?f I)C-						/																						ппп
Q  JO						/																						
-*: 19					/																							znn
об					/																							
00			1																		2							4ПП
				/																L		"••	^					
24				С	•-^													***	•"									300
			7																									
tn																												9ЛП
Ш																												
			i																									.
600 7000  1400  1800 2200 2600 Обороты двигателя в мин
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 соответственно заменяется на четырехлопастный с увеличенными размерами лопастей. Для двигателя ЗИС-5 станции типа ТЭС-1 устанавливается новый радиатор, емкостью 40 л, вместо прежнего автомобильного емкостью 25 л.
Разрез по Л4 без осмотки
I-1 да.  да____#*-.
"^=\	
	т
	
- ---- --	- rtu-|r2- -
ф -J	и
	
=, j	
f -------- r'J"	jb
LUL - ouii	
$•
I
* возбудителю
Рис. 337. Электромагнитный регулятор числа оборотов:
1 - ярмо; 2 - обмотка; 3 - 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, включенного в сеть станции. Для устранения колебания напряжения и поддержания числа оборотов первичного двигателя служат регуляторы оборотов, которые подразделяются на три типа: электромагнитные, центробежные и диференциальные.
Электромагнитный регулятор числа оборотов установлен на первичных двигателях некоторых станций ТЭС-1. Действие регулятора основано на принципе электродвигателя. Железный сердечник, находящийся в магнитном поле, старается занять определенное положение, действуя одновременно на рычажную систему, связанную с дополнительной дроссельной заслонкой карбюратора двигателя, и производя количественную регулировку последнего путем изменения поступления горючей смеси. Основные части регулятора указаны на рис. 337. Ярмо (/) 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 повертывается 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 оборотов двигателя, вследствие увеличения нагрузки, напряжение возбудителя и сила тока в обмотке регулятора уменьшаются, ослабляя магнитное поле; якорь под действием пружины повертывается против часовой "стрелки, вызывая такое же направление движения дополнительной дроссельной заслонки, что ведет к увеличению полезного отверстия для прохождения рабочей смеси; двигатель увеличивает обороты.
Необходимо обратить внимание на то, что данный регулятор связан с дополнительной дроссельной заслонкой, для чего приходится 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 регулятор 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 (1) 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 упираются в муфту (5), насаженную на вал регулятора. Муфта перемещается по оси вала и прижимается к рычагам грузов пружиной (4). В муфте имеется вырез, в который вставлена вилка (17), закрепленная наглухо на валике (18), расположенном в плоскости, перпендикулярной валу регулятора. Этот валик вращается в подшипниках, 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), установленном во всасывающем трубопроводе двигателя, выше существующей в обыкновенном двигателе дроссельной заслонки; таким образом, во всасывающем трубопроводе имеются две дроссельные заслонки.
338
L--.--^
?'--*-\
-с;:-
Рис. 338. Схема действия центробежного регулятора оборотов:
А - нормальная нагрузка и число оборотов генератора; Б - уменьшение нагрузки - увеличение числа оборотов генератора; Б - увеличение нагрузки - уменьшение числа
оборотов генератора
1 - вал регулятора; 8 - вилка; 3 - муфта для упора пружины; 4 - рабочая пружина; 5 - муфта регулятора; 6 - грузы; 7 - передаточный рычаг; S - тяга; 9 - соединительная муфта; 10 - дополнительный рычаг; 11 - пружина рычага; 12 - дроссельная заслонка; 13 - патрубок дросселя; 14 - ось дополнительного рычага; 15 - крепление пружины; 16 - корпус автомобиля; 17 - вилка; 18 - валик; 19 - рычаги грузов; SO - вилка упора; 21 - рычажок; 22 - регулировочный винт; 23 - гайка; 24 - шарикоподшипник
22*
Во время работы двигателя на движение автомобиля дополнительная дроссельная заслонка остается в открытом положении, и регулирование производится посредством нижней (основной) дроссельной заслонки; во время же работы двигателя на вращение генератора, наоборот, остается открытой основная заслонка и регулировка 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.
18    К
Рис. 339. Принципиальная схема центробежного регулятора числа оборотов. Работа двигателя с нормальной нагрузкой:
1-шестерня распределительного валика; 2 - шестерня регулятора; 3 - шарикоподшипник; 4 - вал регулятора; 5-полый барабан; б - 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 - направляющий винт; 19 - коробка регулятора; SO - рычаг дроссельной тяги; 21-дроссельная тяга; 22 - дроссельная заслонка
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 вращения вала регулятора. В связи с этим грузы от увеличения центробежной силы расходятся от вала (Б на рис. 338); рычаги грузов давят на муфту, которая, преодолевая силу нажития 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 допольнительную 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 уменьшения центробежной силы начинают описывать меньшую окружность, 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 рычагов грузов на муфту уравновешивается силой пружин (4 и //).
Для установления силы нажатия пружины (4), которая уравновешивает центробежную силу грузов при постоянном числе оборотов, 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) приближаются к валу, описывая меньшую окружность; муфта под влиянием пружины передвигается (рис. 338, В), увлекая систему рычагов 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 устанавливается на крышке шестерни распределительного валика (1). Вал регулятора (4), связанный помощью шестерни (2) с шестерней распределительного вала двигателя, несет на себе полый барабан (5) с шестью вертикальными прорезами. Барабан вращается в шарикоподшипниках (3), вмонтированных в коробку регулятора (19). В прорези 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 регулятора, 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 отклонением 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 отклонении грузов на некоторый угол внутрь барабана пружина, разжимаясь, заставляет шток опуститься.
341
Как видно из рис. 339, шток давит на рычаг (13), жестко укрепленный на валике (12), перпендикулярном к валу регулятора. Валик вращается в подшипниках, вмонтированных в крышку регулятора. 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 (17) 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 и вторым концом соединен с тягой (21), 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 включается, т. е. освобождается тяга дроссельной заслонки. Ручной рйцчаг 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 (13). Валик поворачивается на соответствующий угол, поворачивая вместе с собой рычаг дроссельной тяги. В связи с этим тяга поворачивает дроссельную заслонку, и просвет для прохода рабочей смеси уменьшается. Двигатель, получив уменьшенное питание, снижает число оборотов, почему центробежная сила грузов также уменьшается и пружина несколько возвращает шток, приближая вместе с тем грузы к барабану. Затем процесс повторяется снова в обратном порядке, причем колебания становятся все меньше.
Равновесие системы регулятора наступает, когда количество поступающего 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 регулятора, а вместе с ней и центробежная сила грузов, преодолеваемая силой пружин.
Настройка регулятора на регулирование данного числа оборотов осуществляется помощью изменения степени сжатия рабочей пружины и натяжения возвратной пружины.
Чувствительность регулятора 4:2-2,5%; 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 двигатель станций типа ТЭС-1, отличается от указанного выше кон-
342
струкцией присоединения и системой смазки; регулятор устанавливается на передней крышке картера двигателя и сцепляется спиральной шестерней (1) (рис. 340) с шестерней, поставленной на валу генератора. При помощи валика (2) и кулачковой муфты (3) вращение передается к полому барабану (4). Дальнейшее действие регулятора такое же, как и в станциях типа АЭС-3. Система смазки
7 6
Разрез по ВГ
Разрез по А Б
Рис. 340. Центробежный регулятор:
t-спиральная шестерня; 2 - валик; 3 - муфта  кулачковая;  4 - барабан; 5 - маслопровод; б - патрубок; 7 - игояка
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 большой 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 бензиновыми на 15-20%, что зависит от следующих причин: 1) низкая теплотворная способность газовой смеси; 2) понижение коэфициента наполнения, вызываемое сравнительно высокой температурой подаваемой в двигатель рабочей смеси и увеличением гидравлического сопротивления в системе газогенератора; 3) относительное возрастание 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 современных конструкциях являются газогенераторы опрокинутого горения,, имеющие следующие преимущества перед конструкциями газогенераторов прямого горения: 1) получается газ, не содержащий соединений, замасливающих двигатель; 2) имеется возможность производить 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 автотракторному парку, имеет громадное значение экономия топлива. С этой точки зрения представляет большую будущность проблема использования 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 мощности и удорожающего установку; б) меньший вес; в) устранение возможности взрывов масла в компрессорах; г) отсутствие необходимости регулирования распыляющей смеси - воздуха; д) меньший расход топлива; е) возможность большей перегрузки, которая достигает 40% для бескомпрессорных дизелей и только 20% для компрессорных; ж) возможность более широкого диапазона регулирования числа оборотов.
В бескомпрессорных дизелях распыление топлива осуществляется без помощи сжатого воздуха. Повышение давления получается в пределах 10-15am, поэтому степень сжатия бескомпрессорных дизелей меньше степени сжатия компрессорных двигателей. Давление сжатия бескомпрессорного двигателя - 25 am (компрессорного- 30-35 am). 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 бескомпрессорных двигателей достигает значения 0,85.
. v 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 первый способ, обладающий рядом преимуществ: а) высоким к. п. д.;,' б) надежностью работы; в) малыми габаритными размерами и весом. На рис. 341 указана конструкция непосредственного соединения при помощи эластичной муфты.
Разрез по ЛВС
Рис. Э41. Эластичная муфта сцепления:
1, S •- диски; 3 - пальцы; 4 - кожаные шайбы; 5 - специальные шайбы; 6 - гайки-
Эластичная муфта состоит из двух стальных дисков и шестр^ кожаных шайб. Один из дисков (/) укрепляется четырьмя болтами? на маховике двигателя, другой (2) посажен на шпонке на вал генератора. 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 (б). Гайки имеют приспособления, препятствующие отвинчиванию их во время работы или перевозки. При? монтаже эластичных непосредственных соединений обращается особое внимание на центровку валов двигателя и генератора.
Для передачи работы гибким телом, как известно, применяются, ременная передача и различные виды гибких валов. Ременная передача, редко применяемая в подвижных установках, имеет следую-хцие достоинства: а) возможность перекрывать относительно боль-
345
шие расстояния (до 16 м); б) плавность передачи (внезапное возрастание момента вращения у ведомого или ведущего валов поведет 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 нагрузки происходит буксование (скольжение) ремня по шкиву и
А. Рычаг и шестерне переключения в нейтральном положении
И__~
к генератор/  -+-,-----
Б. Работа двигателя но генератор
Рис. 342. Схема действия  редуктора:
1 - рычаг; 2 - отверстие дуги; 3 - дуга; 4 - штифт; 5 - тяга; 6 - скалка вилки; 7 -вилка; 8 - шестерня; 9 - шестерня с внутренним зацеплением; 10 - шестерня переключения; 11 - вал промежуточной шестерни; 12 - промежуточная 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. Отрицательными же свойствами являются: а) громоздкость и б) продолжительность установки валов.
Возможна передача от первичного двигателя непосредственно к генератору при помощи карданных валов без всяких промежуточных 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 автомобильных электрических станциях типа АЭС-3.
346
Рлхрез-по С Q-E-f
22
iu тч&ым
Рис. 343. Нижняя часть редуктора:
1 - нижняя коробка редуктора; 2 - задний вал сцепления; 3 - шарикоподшипник; 4 - распорное кольцо; б - набивка сальника; б - винт специальный; 7 - шестерня паразитная; S-шестерня переключения; 9 - кольцо установочное; 10 - промежуточный вал; 11 - втулка; 12 - кольцо пажимное; 13-бумажная прокладка; 14 - внутренняя шестерня; 15 - кардан; 16 - кожух кардана; 17 - набивка; is - труба; 19 - передний вал сцепления; SO - кожух вала; 21 - тавот-ница; 22- вилка; 23 - сканка вилки (шток); 24 - боковая крышка; 25 - стопорный болт; 26 - шарик; 27- упор; 28 - пружина; 29 - пробка; 30 - кольцо; 31-гайка сцепления; 32 - нижняя пробка; 33 - шпилька; 34- корончатая гайка; 35-контрольная шпилька; 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. Промежуточный 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 - набивка сальника; 7 - чашка соединительная; 8 - фланец; 9 - промежуточная шестерня; Ю - вал промежуточной шестерни; 11 - крышка; 12 - верхняя пробка; 13 - га ' 14 - шплинт
связан карданным соединением с вторичным валом коробки скоростей. 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 переключения фрезерована с направляющими шпонками, благодаря чему может свободно скользить вдоль вала в ту и другую сторону, вращаться же может только вместе с валом. Промежуточная шестерня (12) расположена между верхней шестерней (14), с которой она
348
постоянно сцеплена, и шестерней переключения (10); вал промежуточной шестерни (//) вращается в двух шариковых подшипниках, укрепленных в стенках коробки. Остальные детали: паразитная шестерня (16) барботажной смазки редуктора, рычаги (/), 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 промежуточной шестерней и шестерней с внутренним зацеплением; промежуточный вал вращается вхолостую;
2-е - сочленение с генератором (Б, рис. 342): шестерня переключения (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 (8) 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 переключения при всех положениях редуктора. Включение редуктора состоит в перемещении каретки, что осуществляется с помощью рычага (1), находящегося в кабинке шофера рядом с тормозным рычагом. 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 (10) 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 кольцевую 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 разбить на два типа: а) смонтированные отдельно от агрегата в специальном 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 вариантах: 1) с зарядной частью (рис. 345) и 2) без зарядного устройства (рис. 346). Распределительное устройство в первом варианте состоит из: ящика, распределительного щита и зарядной части;
*Ч
Рис. 345. Распределительные устройства с зарядной частью агрегата подвижной станции постоянного тока:
1 - ящик; 2 - рубильник; 3 - предохранитель; 4 - амперметр; б - вольт- ' метр; 6 - рефлектор  лампочки для  освещения  щита;  7 - штепсельная розетка; 8 - шуитовой реостат; 9-зарядные реостаты; 10-переключатель
Распределительный щит предназначается для контроля за нормальной работой агрегата и распределения электрической энергии; зарядная часть имеет назначением обеспечение зарядки аккумуляторов. Иногда распределительный щит и зарядная часть монтируются в отдельных ящиках (рис. 347 и 348), приспособленных для укрепления на стене.
Распределительное устройство, сконструированное отдельно от агрегата, имеет следующие преимущества: а) уменьшение веса и
350
Рис. 346. Распределительное устройство без зарядной части:
1 - крышка ящика; 2 - ящик; 3 - рубильник; 4 - предохранитель; 5 - амперметр; 6 - вольтметр; 7 - шун-товой реостат
Разрез пи A BCD
Рис. 347. Распределительный щит:
1 - вольтметр; 8 - амперметр; 3 - шунтовой реостат; 4 - рубильник; 5 - предохранитель;  6 - клеммы от генератора;  7 - клеммы к  потребителю;
8 - пампа
габаритных размеров отдельных съемных частей (агрегат, распределительное 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) увеличение сроков развертывания и свертывания; б) ббльшая вероятность повреждений вследствие увеличения числа контактных
Разрез по ABCD
Рис. 348. Зарядное устройство:
-& - амперметр; 2 - переключатели; 3 - гнезда для присоединения батарей; & - 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 ухудшения контактной системы, при постоянном снятии и установке "соединительного конца.
Ящики для элементов распределительного устройства изготовляются из листового железа жесткой конструкции. Дно ящика .для улучшения условий охлаждения делается из перфорированного железа с прикрепленными железными ножками (рис. 349); жрышка ящика - жесткая, плотно закрывающаяся. В случае раздельного 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 реостат генератора, вольтметр до 140 в, главный двухполюсный рубильник, амперметр до 30 а, двухполюсный плавкий предохранитель, 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 распределительного устройства в отдельном ящике с зарядной частью указана на рис. 351. В ящике смонтирована следующая аппаратура (кроме указанной выше): щиток с переходными контактами, минимальный автомат, четыре движковых реостата для зарядки аккумуляторов, переключатель с пятью ножами на два направления для измерения силы тока в цепях аккумуляторов и освещения, боковой штепсельный щиток (рис. 349) для приключения заряжаемых аккумуляторных батарей с четырьмя парами гнезд, дополнительный амперметр и выключатель для шунтирования половины реостата.
Панели распределительных щитов изготовляются из авиационной фанеры толщиной около 10 мм или же из гетинакса. Избегают применения фарфоровых изделий из-за непрочности.
Предохранители лучше ставить плавкие пластинчатые или трубчатые 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 em. Рубильники обычно применяются типа "S", с моментным включением для постоянного тока.
Электроизмерительные приборы для постоянного тока ставятся магнитоэлектрические, а для станций переменного тока - электромагнитные, 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 выключения. 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 3X4 мм2. Провод присоединен 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
*ss
^__3>
462 -
Рис. 849. Конструкция распределительного устройства  с зарядной
. частью:
1 - панель распределительного щита; 2 - зажимы для присоединения осветительной нагрузки; 3 - штепсельная трехпопюсная вилка для присоединения к генератору; 4 - штепсельная розетка для переносной лампы,-5 - лампа для освещения распределительного щита; в - вольтметр; 7- амперметр; 8-однополюсный пробковый предохранитель для лампы освещения щита; 9-главный двухполюсный рубильник; 10 - двухполюсный плавкий предохранитель; 11 - шунтовой реостат; 12 - щиток с переходными контактами; 13 - ящик распределительного устройства; 14 - зарядный реостат Д" 1; IS - зарядный реостат № 2; 16 - зарядный реостат № 3; 17 - зарядный реостат Л'° 4; 18 - минимальный автомат; 19 - выключатель для шунтирования половины зарядного реостата "N" 1; 20 - ручки ножей переключателя на два^ направления для измерения силы тока в цепях аккумуляторных батарей; 21 - ручка ножа переключателя на два направления для измерения сипы 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-провода, соединяющие распределительный щит и зарядную часть; 2S - шунт
амперметра
Зарядная часть распределительного устройства выполняется с учетом тех же требований к приборам и монтажу, что и распределительный щит. В схеме зарядного устройства обязательной деталью является минимальный автомат. Минимальный автомат служит для предохранения аккумуляторных батарей от разрядки на генератор
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 напряжения на клеммах генератора по какой-либо причине до определенного предела (80-100 в) якорек электромагнита отскакивает и вызывает быстрое размыкание контактов цепей всех групп аккумуляторов. Так как разрядка батарей на генератор, а также разрядка их друг на друга может произойти только при понижении напряжения генератора ниже напряжения какой-либо из батарей, то вышеуказанный принцип работы автомата вполне удовлетворяет поставленным требованиям. Необходимо только, чтобы напряжение какой-либо из батарей не превосходило предела, на который отрегулирован автомат. Автомат устроен следующим образом (рис. 352 и 353). На пер-тинаксовой панели (/) укреплено винтами (3) ярмо (2). В середине ярма установлен сердечник (10), на который надета катушка (8). Катушка имеет 3000 витков из эмалированной
проволоки диаметром 0,31 мм. Сопротивление катушки - около 100 ом. Последовательно с катушкой включено добавочное сопротивление 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 (79), а другой - главный (33) - перемещается вертикально, имея направление при помощи детали (32). Якорь (18) оттягивается пружиной (21), натяжение которой регулируется гайками (24)
356
МТШГ^
JZ
Рис. 850. Схема соединений распределительного устройства агрегата мощностью 1,5 квт\
1 - рубильник; 2 - предохранитель; 3 - амперметр; 4 - шунт; 5 - клеммы для освещения; б - шунтовой реостат; 7 - вольтметр; 8 - лампа; 9 - вилка для ввода кабеля; 10 - предохранитель; 11 - якорь генератора; 12 - обмотка возбуждения
г
и (25). Главный якорь (33) подпирается снизу пружиной (31). С обе^х сторон ярма симметрично относительно катушки укреплены две направляющие (27), сделанные из изоляционного материала, в которые вставлены пружинные контакты (30). От этих контактов провода идут к аккумуляторным батареям. Контактов сделано четыре, по числу зарядных реостатов. Нагрев обмоток минимального автомата допускается не выше 130°С.
Для измерения силы тока, как зарядного в каждой цепи аккумуляторов, так и общей нагрузки,ставится один или два амперметра. Возможность манипуляций по измерению силы тока отдельных участков допускает специальный переключатель (рис. 351). Переключатель позволяет удобное и быстрое включение нагрузки без вредного дуго-образования, разрушающего ножи и щеки. Для определения силы тока всей нагрузки все ножи должны быть переключены вверх (рис. 351).
Для включения аккумуляторов к зарядной части сбоку ящика смонтирован штепсельный щиток, плюсовые гнезда которого для удобства в эксплоата-ции сделаны большего диаметра, чем минусовые. Для зарядки аккумуляторных батарей назначаются четыре специальных реостата. Число реостатов определяется типами заряжаемых батарей и их
357
Рис. 351. Схема  соединений  распределительного устройства с зарядной частью:
1 - якорь генератора; 2-обмотка возбуждения; 3-амперметры; 4 - вольтметр; б - рубильник; 6 - главные предохранители; 7 - шунтовой реостат; &•-лампа для освещения щита; 9 - штепсельная розетка; 10--переключатель; 11 - щитки для зарядки; 12 - минимальный автомат
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
Роврез по Аи
47-44-46 45 33-
Зазор между --главным якорем и сердечником от 0.2 до 0.5
4&6J
,,,, ---  .  ,-...- Jg" -X ' !|!  7  / РР| 1 .	\  !
/ 2 3 - ......... т	\ 49
Рис. 352. Минимальный автомат:
1- панель- 2 -ярмо; 3, 4 - винты с цилиндрическими головками; 5 - гайка точеная; 6 - шайба 'штампованная; 7 - контргайка; S - катушка; 9 -подкладка; 10 - сердечник- 11 - контргайка точеная; 12 - втулка; 13-винт с полукруглой головкой; "-шайба точёная- is -шайба; 16 - гайка точеная; 17 - контргайка; 18 - коленчатый якорь; 79 -ось-' 20- винт с цилиндрической головкой; 21 - пружина; 22 - винт; 24 - гайка точеная'- 25 - контргайка; 26 - подкладка; 27 - направляющая; S8 - винт с потайной головкой- 29 -пружина; 30 - контакт; 31 - пружина; 32 - направляющая; 33 - якорь главный;'34 - катушка добавочного сопротивления; 35 - втулка; 36 - винт с цилиндрической головкой; 37-гайка точеная; 38-провод; 39 - шнур гибкий, 40 - наконечник, 41 - обмотка- 42 - шнур гибкий; 43 - кожух; 44 - кнопка; 45 - подкладка; 46 - заклепка; 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 распределительного устройства агрегатов подвижных станций и ^предназначенных для зарядки щелочных аккумуляторных батарей, указаны в таблице X.
Упомянутые в этой таблице X реостаты намотаны из конст.ан-тановой проволоки на фарфоровых или железных эмалированных
358
трубках. Проволока наматывается вплотную, виток к витку. Для увеличения переходного сопротивления между витками проволоку перед намоткой прокаливают до тёмнокрасного каления, и получающийся слой окисла достаточен для предохранения от коротких замыканий. Вдоль трубки передвигается по направляющему стержню ползунок с пластинчатыми щетками. Все основные детали (трубки, направляющий стержень) реостатов закреплены в железных стойках. Участки проволоки, соединяющей отдельные катушки реостатов, покрываются стеклянными бусами для защиты от замыкания 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. Специальные переключатели позволяют устанавливать тот или иной режим зарядки.
Распределительные устройства несъемной конструкции и укрепленные на раме агрегата или транспортной единицы удобны в монтажных работах, их контактные соединения надежны, они просты в обслуживании, быстро могут быть приведены в боевое положение и компактны. Такого рода распределительные устройства выполняются в более мощных подвижных станциях.
Помимо введения конструктивных особенностей в электроизмерительные приборы, о которых указано выше, приходится снабжать распределительные устройства специальными амортизационными приспособлениями (рис. 354).
Амортизаторы. (//) изготовляются Рис 353t Электрическая обычно из двух спиральных пружин, из кото- схема минимального ав-рых нижняя поддерживает распределитель- томата (обозначения см. ный щит, а верхняя ограничивает колебания  на рис< 352^
его при тряске. На рис. 354 для примера указана конструкция распределительного устойства и схема его электрических соединений для подвижной станции типа АЭС-3. Как видно, схема коммутации станции трехфазного тока, являющаяся типовой для станций средней мощности, так же проста, как и схема станций постоянного тока. Некоторое осложнение можно отметить лишь благодаря наличию системы регулирования напряжения, системы возбуждения и условий распределения энергии при переменном трехфазном токе. Измерение силы тока происходит при помощи трех амперметров, включенных в каждой фазе; сравнение их показаний дает представление о равномерности нагрузки фаз. Такая система позволяет наилучшим образом определять и общую нагрузку станции. Иногда амперметр и вольтметр или только вольтметр устанавливаются в системе возбуждения для'контроля за работой возбудителя. На схеме видно наличие двух реостатов: шунтового для возбудителя и магнитного регулятора генератора. В распределительных устройствах некоторых станций ставится один реостат, что оказывается вполне достаточным.
359
		+	,				
							
							
33" 21	"4 -- -		-	-			
["Ч. UttlsT		Y	•8				-
г>							1 ---
							
* 18	34			i			
s
15- 'J
KM --
77
Рис. 354. ^Распределительное  устройство]  подвижной станции трехфазного тока:
1 - распределительный щит; S - каркас щита; 3-рубильник; 4 - предохранитель; б - вопьтметровый переключатель; б-магнитный регулятор; 7-шунтовой реостат; 8-штепсель; 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 панейь; IS- арретировочный винт регулятора
JLJ Рис. 355: Шесты:
I - 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. Встречаются два типа сетей: а) передача энергии по голым проводам и б) распределение энергии изолированными проводниками. В техническом отношении оба типа проводки приблизительно равноценны, и область применения их определяется тактическими соображениями. В тактическом отношении кабельные линии имеют преимущества в быстроте развертывания и свертывания, малозаметности, маневренности в условиях частой переброски. Преимущества шестовых линий заключаются в быстроте и наглядности при отыскании неисправностей, полной независимости от условий погоды и возможности присоединения потребителя в любом месте, а не только в распределительных пунктах (коробках). Питательные линии строятся шестовые и кабельные, а распределительные- только кабельные. Область применения кабельных линий - электрификация инженерных 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 не демаскировать их местоположение.
Шестовые линии сильного тока, предложенные и разработанные автором, представляют собой двухпроводную линию, провода которой укреплены на опорах в виде шестов (рис. 53). На шестах (рис. 355) устанавливаются специальные железные траверсы (рис. 356), на которые навертываются изоляторы. По изоляторам натягивают голые медные провода. Расстояние (пролет) между шестами допускается до 30 - 35 м. Напряжение подводится к линии от распределительного устройства агрегата заранее заготовленными магистраль-) ньщи концами, снабженными специальными наконечниками. Линия
362
-**  \jfi\ ^t  j МУ	! i
200
d=9
ool
Т
Рис. 356. Траверса для изоляторов
укрепляется при помощи оттяжных веревок, оттяжных кольев и клиньев. При благоприятных обстоятельствах используются для проводки деревья и стены деревянных домов, для чего в комплекте имеются изогнутые крюки, на которые навертываются те же изоляторы, что и на траверсы шестов. В случае необходимости ответвления в сторону от главной линии имеются соответствующие зажимы, позволяющие сделать ответвление голых проводов; в месте ответвления 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 помощи 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; 3 - зажим
Магистральные концы (рис. 357) делаются длиной в 15 м из проводов марки ДПРН, ПРШТ и КРПТ. Сечение провода -2\6 мм\ На концах провода снабжены: 1) кабельными наконечниками для присоединения к зажимам распределительного устройства агрегата станции; 2) зажимами для присоединения к голым проводам шестовой 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 м, 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-кг 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
из железа; толщина траверса - около 8 мм, вес - 0,44 кг. Для навертывания изоляторов делается нарезка 5/1б" 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 железные, весом 0,23 кг. Диаметр нарезки для изоляторов - 5/i6", диаметр нарезки для ввертывания в дерево - 12 мм, длина-72 мм.
Изоляторы (рис. 54) для шестовых линий изготовляются из литого карболита. Изолятор - одноюбочный, штыревого типа, с наружной прорезью и с заштампованной внутрь втулкой (встречаются изоляторы и без втулки, с нарезкой по карболиту). Внешняя и внутренняя поверхности изолятора должны быть гладкими, полированными 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 мм2, диаметр провода-2,77 мм. Электрическое сопротивление его - около 5 ом на 1000 м; сопротивление на разрыв-21-25 кг. на 1 мм2; 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 м, диаметр-50 мм. Оттяжная веревка изготовляется из пеньки; длина веревки-б м, 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 изготовляются из сухого, здорового дерева, твердой породы (береза, клен, ясень и т. д.). Основные размеры клина: длина 250 мм, ширина 45 мм и толщина 32 мм. 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 мм2. Сеть состоит из концов длиной 25-50 м, с соединительными штепсельными муфтами на обоих концах (рис. 358). Общая длина сети - 750 м. Сеть под-
364
ключаётся К распределительному устройству агрегата при помоЩй магистрального конца длиной 6 м и сечением 2X6 мм'г. Сращивание отдельных кабельных концов производится помощью соединительных коробок (рис. 359) на четыре направления. К этим же коробкам приключаются и вводные концы для ввода электрической энергии внутрь зданий. Схема соединительной коробки ука-
К потреб.
Рис. 559. Соединительная коробка:
1 - коробка;  2 - боковые крышки;  3-верхняя крышка
зана на рис. 350, где видно, что соединительная коробка одновременно служит и для распределения электрического тока на три направления. Два из четырех штепселей, расположенные диаметрально противоположно, защищаются однополюсными предохранителями. Корпус коробок делается из алюминия; монтаж схемы производится на карболитовой втулке. Коробка имеет две съемные крышки для закрывания свободных штепселей. Предохранители вставляются через верхнюю крышку.
Распределительная сеть для внутренней проводки при электрификации шта- ggod бов делается также разборной. От голых проводов шестовой линии или рт соединительных коробок кабельной сети напряжение подается внутрь здания при помощи вводных концов к распределительным коробкам. От распределительных коробок энергия подается к источникам света ламповыми концами. В качестве источников света употребляются стандартные лампы накаливания с
Н потреб-
Н потреб.
Рис. 360. Схема соединительной коробки
цоколем Эдиссона, мощностью 25, 40, 60 и 100 вт. Для улучшения условий светомаскировки лампы снабжаются абажурами типа "Альфа". Все детали внутренней проводки соединяются между 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
гтт?тв^дные концы (рис- 361) Аелак)тся из провода марки ДПРН, 11РШС или КРПС, сечением 2XL5 мм\ длиной  10  л. Конец
Рис. 361. Концы кабельной сети:
1 - магистральный конец; 2 - вводный конец
снабжен: 1) наконечниками для включения  в распределительную коробку и 2) зажимами для приключения к голым проводам шестовой линии или штепсельной муфтой для  включения в соединительные коробки кабельной сети. Разрез проводов в месте присоединения наконечников имеет длину около  150 мм и должен быть обмотан шпагатом. Распределительная коробка (рис. 362) представляет
Рис. 362. Распределительная коробка:
7 - кожух; 2-предохранитель; 3 - вырез
собой щиток, позволяющий взять электрическую энергию на пять направлений, как это видно из рис. '363. Кожух распределительной 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 карболита или гетинакса, на котором смонтирована проводка.  Каждое ответвление защищено однополюсным предохранителем с плавкой вставкой или вся коробка защищена двухполюсным^общим предохранителем. В дне коробки имеются пять пар штепсельных гнезд для включения ламповых концов, каждый  0 из которых может быть включен независимо друг от друга. Кроме того, имеется пара штепсельных гнезд или зажимов для присоединения вводного конца. Установка коробки производится при помощи выреза в боковой стенке кожуха. Число распределительных коробок больше количества вводных концов, учитывая, что иногда на один ввод в большое здание может быть использован один вводный конец с установкой внутри нескольких распределительных коробок. Энергия к последующим коробкам берется от предыдущих путем использования одной пары штепсельных гнезд при помощи соединительных концов, снабженных соответствующими зажимами. Длина соединительного конца - 6 м при сечении 2Х * мм2; марка провода ДПРН.
Ламповые концы (рис. 364) употребляются длиной 6, 9 и 15 л*> Ламповые концы делаются из провода марки ДПРН или ПРШС сечением 2 X 1 мм*. Ламповые концы снабжены штепсельными
Рис. 363. Схема распределительной* коробки для внутренней^про-водки
провод; 2
Рис. 364. Ламповый конец:    •
патрон нормальный; 3 - штепсельная однополюсная вилка
вилками для - включения в гнезда распределительных коробок и снабжены патронами Эдиссон-нормальный. Разрез провода у штепсельных вилок должен быть обмотан шпагатом и иметь длину около ЮОлш 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 линии делаются из кабелей марки КРПТ. Основные данные кабелей марки КРПТ указаны в таблице XL.
367
Таблица XL Основные данные кабелей марки КРПТ
	Жилы из медных отожженных про-												
	волок			Обмотка хлопчатобумажной пряжей в мм		Вулканизированная резина в в мм		Миткалевая лента в мм		Скрутка жил	Вулканизированная резина в мм		
	число и диаметр проволок												
Сечение	в мм												Вес
в мм*													1 000 jit
			диаметр										в кг
	нелуженых	луженых	в мм	толщина	диаметр	толщина	диаметр	толщина	диаметр	диаметр в мм	толщина	диаметр	
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	6X7X0,52	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	-	-	11,0	3,2	17,4	402
2ХЮ	1Х/ХО,52	6X7X0,52	4,68	-	-	1,2	7,1	-	-	34,2	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=
со
CD
оо
Строение трехжильного магистрального шлангового кабеля указано на рис. 365. Общий вид гибкого четырехжильного шлангового кабеля дан на рис. 366. На концах кабеля имеются штепсельные брызгонепроницаемые муфты, трехполюсные или двухполюсные, круглые или плоского типа (рис. 367). Круглая штепсельная муфта двухжильного кабеля (рис. 368) состоит из следующих частей:" в алюминиевый пат-
Рас. 355. Строение трехжильного магистрального шлангового кабеля:
1 - жила; 2 - резиновая изоляция; 3 - резиновая опрессовка; 4-миткалевая лента; б-защитный резиновый слой
Рис. 366.  Общий вид четырехжильного-гибкого шлангового кабеля для присоединения электроинструмента
рон (5) вставлен эбонитовый корпус (/) с двумя (или тремя, в зависимости 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 (1) задер-
Рис. 367. Плоская штепсельная муфта двухжильного'кабеля:
1 - корпус; 2-замок; 3 - ось; 4 - кольцо; б - кольцо;, 6 - гайка; 7 - подкладка; 8 - гнездо; 9-шайба; 10 - гайка специальная; 11 - изолятор;22- винт точеный; 13-• кольцо; 14 - крышка; 15 - прокладка; 16 - дощечка; 17 - шайба чистая; 18 - заклепка; 19 - ось; 20 - пружина; ,?1 - шплинт _ разводной; S2 - шайба
живается в патроне стопорными винтами и, кроме того, прокладкой из гетинакса (Р); на патроне помещена алюминиевая гайка (10), которая ввинчивается на патрон штепселя, соединяемого с этой муфтой, и таким образом предохраняет их от разъединения. Стопорный винт (12) 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; б -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, позволяющих не только соединять два кабеля между собой, но и разветвлять подведенный к коробке кабель на три направления (рис. 369).
Разрез по ГД
Схема коробки к помреб
евсЭ
к потреб
н потреб.
Рис. 369. Соединительная трехполюсная коробка:
1 - корпус; 2 - карболитовая втулка; 3, 6 - кольцевые шинки; А - вилка;, б'-прокладка; 7- крышка коробки;  8, 9-'резиновые прокладки;  10 - крышка штепселя
370
QQ
Условные обозначения:
ezs Вилка штепсельная (б) Гнездо штепсельное
Ц Предохранитель
Рис. 370. Коробки плоского типа:
1 - трехполюсная; 2 - двухполюсная
Рис. 371. Общий вид деталей кабельной сети с круглой арматурой:
1 - распределительная  коробка;  S - соединительная коробка; 3  конец кабеля с штепсельными муфтами
24*
Трехполюсная коробка имеет .следующее устройство. В алюминиевый корпус (1) с диаметрально расположенными четырьмя штепселями 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 служат три латунные кольцевые шинки, изолированные друг от друга миканитовыми прокладками: в них впаяны легкоплавким припоем штепсельные вилки. Каждый штепсель закрывается навинчиваемой на него крышкой (10). Корпус коробки закрывается крышкой (7), навинчиваемой на розетку в корпусе. Крышка имеет выступающее наружу кольцо с нарезкой, на которое навинчивается крышка любого штепселя (10), чтобы она не потерялась, когда штепсель находится в работе. Такое же кольцо имеется на корпусе с противоположной стороны. Двухполюсная коробка отличается от трехпо-люсной тем, что в каждом штепселе имеются только две вилки. Чтобы короткое замыкание в ответвлении 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 коробки только тот приемник, который включен на данное ответвление. Вторые вилки соединяются вместе с помощью кольцевой шинки. В некоторых случаях кабели 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 разветвления кабеля в комплект сети
v__V
372
вводятся в этом случае специальные раз-ветвительные коробки, имеющие ввод (вилка) и три вывода (гнездо). В двухпроводной сети напряжение к потребителям подается от тех же соединительных коробок или от распределительных плоских коробок (рис. 370), а в трехпроводной сети - от специальных распределительных коробок (рис. 370 и 371), которые включаются в питательную сеть или к соединительным коробкам.
Потребители электрической энергии, например электроинструмент, подключаются к распределительным коробкам при помощи концов с муфтами, имеющихся при каждом электроинструменте. Распределительная коробка (7) (рис. 372) может делаться цилиндрической формы, с расположенными по окружности шестью штепселями (25), имеющими по три вилки (17) каждый. Одна жила кабеля (3), введенного в коробку, соединяется от каждого штепселя с одной вилкой; две другие подведены к латунным контактным планкам (9), укрепленным 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 очередь закрывается крышкой (23), навинчиваемой на него, подобно крышкам 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 коробка изображена на рис. 371, слева. Для заземления коробки служит винт (24). В качестве защитного заземления (рис. 373) применяется железный стержень (/), который при помощи провода (2) присоединяется к винту (24) распределительной коробки. Каждая коробка заземляется отдельно.
Конструкция и схема распределительной коробки плоского типа изображены на рис. 370.
При прокладке шестовых и кабельных линий, а также при устройстве внутренней проводки требуются различные вспомогательные приспособления, 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 должны иметь трещин, выбоин, отколов и зазубрин. В раме укрепляются катушки для наматывания и разматывания медного провода. На каждую катушку наматывается 1 000 м провода сечением в 6 мм2. Вес катушки без провода - около 3 кг. Катушка состоит из клепаного 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 автомобиле. Для установки крюков и сверления проходов в здания употребляются бурава. Крюки ввинчиваются при помощи специальных ключей. Изоляторы и клинья переносятся в специальных брезентовых сумках.
374
Рис. 373. Стержень для заземления:
1 - стержень; 2 - провод
Лампы укладываются для перевозки в специальные ящики двух типов: а) для ламп мощностью 25, 40 и 60 вт и 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 рамки (секции) вынимаются и переносятся самостоятельно. В каждой рамке укладываются 16 шт. ламп.
Из вспомогательных приспособлений при экс-плоатации кабельных линий необходимо отметить железную катушку с кронштейном, предназначенную для смотки кабелей в бухты (рис. 374), и в некоторых случаях наличие деревянной штанги с железным наконечником и рогатиной на конце для наброски кабелей на местные предметы. Катушка устроена таким образом, что один из ее дисков является съемным. Такая конструкция позволяет снимать с барабана катушки правильно намотанные бухты кабеля. Иногда встречаются 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 транспортной характеристики встречаются станции: 1) конные типа Т-1 и 2) автомобильные, причем последний тип имеет агрегаты с собственным первичным двигателем внутреннего сгорания и с использованием двигателя транспортной единицы. В отношении станций
375
Рис. 374. Начало смотки кабеля в бухты
с самостоятельным съемным агрегатом необходимо различать конструкции: 1) связанные с определенным приданным данной станции автомобилем, например станция типа АЭС-1, и 2) приспособленные для укладки на любой автомобиль, например станции типа ЭС-1. Сравнение различных выполнений с тактической и технической стороны, а также преимущества и недостатки различных конструкций указаны в п. 112.
Основные данные агрегатов, мощностью 1,5, 3 и б кет приведены в таблице XLI. Агрегаты с двигателем типа "Л" называются АЛ-3/2, АЛ-6/2, АЛ-12/2, а агрегаты с двигателем типа "ЛД" - соответственно АЛД-6.
Таблица XLI
Основные данные агрегатов
Наименование характеристик	Мощность агрегата в кет		
	1,5	3	6
Тип двигателя внутреннего сгорания .........	Л-3/2 3 2 200 HN20, ПН-10 120 1,5 200 1 130 540 895	Л-6, Л-6/2, ЛД-6 6 2 200 HN30, ПН28.5 120 3 3 отдельном ящике 280 1 250 540 1 075	Л- 12, Л- 12/2 12 2 200 HN45, ПН-45 120 6 375 1250 700 1090
Мощность двигателя в л. с. . Число оборотов в минуту . . Тип  генератора постоянного тока ...........			
Напряжение в в .......			
Мощность в кет ......			
Распределительное устройство Вес агрегата в целом в кг . . Габаритные размеры агрегата в мм: длина .........			
ширина ........			
высота ........			
			
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 электрического генератора - непосредственно на одном валу при помощи эластичной муфты. Крепления двигателя, генератора и остальных элементов агрегата к раме снабжаются контргайками или пружинными шайбами. Расположение генератора на раме должно обеспечивать 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-походному. 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 монтируется 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, боковины 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 защитный 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 автомобиле.
Агрегат мощностью 3 квпг, 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 XU. Общий вид агрегата изображен на рис. 377. Схема
377
электрических соединений агрегатов указана на рис. 351, а внешний 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 электрических соединений этих щитов приведены на рис. 378 и 379. Основное назначение агрегатов - освещение штабов и зарядка аккумуляторных батарей. Агрегаты могут перевозиться на любом виде транспорта.
Агрегаты мощностью б кет в конструктивном отношении подобны агрегатам типа АЛ-3 и АЛ-б/2; основные данные Рис. 377. Агрегат мощностью 3 кет для  подвижной  приведены в  тао-станции постоянного тока типа АЭС-1  лице XLI. Общий
вид агрегата  дан
на рис. 375. Основное назначение агрегата - освещение крупных штабов и зарядка аккумуляторных батарей всех типов и конструкций, Агрегат может перевозиться на любом автомобиле.
378
Рис. 378. Схема соединений распределительного щита:
1 - вольтметр; 2-амперметр; 3 - шунтовой реостат;
-• - рубильник; 5- предохранители; 6 - клеммы от
генератора; 7 - линии к потребителям; А - лампа
																
											КлЛЛ/WWv/ *	> \л 5				
																
												б				
																
												7				
												- '  -				
													1			
												3	-J			
			1								г-Ю^ 0-,	--- О О-й	я - '			
			1 1	Ч?	1			, 1				-i -- О О-в	п -- 1			
			!	L рош&Д-*  'Цплпгу		//	V/	ч	с1	1	-О  О-"	j -- 00"	п --	-		
			i	8 Т					г	3	/^	I -- О О-в	•V - •			
			i						с				X			
			i i i	L	ь	и		)г	)^		- о^ о-	№	}	С ~		- J
					> \	? s							\_			
												---т --- г				
																
												1		т		
												ы	3+ 0	i i		
													1			
													" Т"			
													1		i	
Рис. 379. Схема соединений зарядного щита:
1 - амперметр; 2 - переключатели; 3 - гнезда для присоединения батарей; 4 •-реостат
на 1-6 батарей по 12 в; б-реостат  на 6 батарей по 12 в; 6 - реостат батарей по
5 в; 7 -реостат на 1 батарею в 80 в; 8 - минимальный автомат
119. Станция постоянного тока типа АЭС--
Агрегаты типа АЛ-3/2, АЛ-б, АЛ-6/2 и АЛД-б могут назначаться в состав станций типа АЭС-1 и ЭС-1. Основные данные станции типа АЭС-1 с агрегатом 3 кет указаны в таблице XLII. Станция АЭС-1 монтируется на автомобиле типа ГАЗ-АА, грузоподъемностью 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......
Продолжительность работы агрегата с запасом масла в картере без подливания свежего в часах.....
Максимальный пробег станции без возобновления запасов топлива в баках автомобиля в км........
Число световых .точек мощностью 25, 40, 60 и 100 em, устанавливаемых при эксплоатации станции с имеющимся имуществом................
Типы аккумуляторов, для зарядки которых имеются специальные реостаты:
а)  12-е батарей с зарядным током (в а) . . . .
б) 5-е
в) 80-е  "  " "   "  ......
Место работы станции................
Обоз станции
Технические данные
Вес станции с полной нагрузкой в кг . .
Габариты станции в мм:
длина ...............
ширина..............
высота..............
Автомобиль станционный:
грузоподъемность в т . ......
Первичный двигатель агрегата:
мощность в л. с..........
Электрическая машина агрегата - генератор постоянного тока:
мощность в кет................
Распределительное устройство ............
12
200
65
7-11
2,5
0,6
В центре нагрузки в наилучших условиях маскировки
1 автомобиль ГАЗ-АА
3 000
5 600 2 350 2 750
1,5 6
В отдельном ящике
380
Характеристика	Цифровые данные
Эксплоатационные характеристики Запас горючего в расходном баке в KZ ........	16 5
Запас горючего, возимый в запасных бидонах, в кг . Запас ламп электрических в шт ............	25 150
Расчет личного состава станции Начальник станции  ....  ........	1
ШосЬео .... ..... ........	1
Электротехников ...................	2
Электромонтеров ...................	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 оттяжных веревок, 88 клиньев, 120 карболитовых изоляторов, 2500 м голого медного отожженного провода сечением 6 мм2, 16 распределительных коробок и различных концов по данным таблицы XLI1I.
Таблица XLIII
JSs по пор.	Назначение концов	Сечение в мм-	Длина в .и	Количество в комплекте станции
1	Магистральные  .............	2X6	15,0	3
2	Вводные .................	2ХЬ5	10,0	20
3		2x1	15,0	15
		2X1	9,0	15
		2X1	6,0	45
4	Соединительные .............	2X1	6,0	5
5	Для наружного освещения ........	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
Рис. 380. Укладка имущества подвижной станции постоянного тока типа АЭС-1 с шестовой сетью:
1-шесты линейные и придорожные; S-брезентовое покрытие; 3-железный каркас; 4 -агрегат; 5-ящик № 2; 6-ящики ламповые № 3; 7 - распределительное устройство; 8 - ведро парусиновое; 9 - ломы; 10 •- катушка с запасным проводом; 11 - монтерские сумки; IS-ящик ламповых концов; 13 - катушки линейного провода; 14 - ящик с сосудами для составления раствора; 15-колья оттяжные; 16 - бензиновый бак; 17 --- стремянка; 18 - рама переносная; 19 - фонарь
-лждаякетететг
SfS^ffSS^^S^SSTXSS
полевых сетей дается в, п 117. (tm)бдкаь^| ± на рис. 381. Общий Гид тГиГ^/УэС^Тк^^Т сетью показан на рис. 382.
^^^^^SSSS^:-'!=='-
укрепленным на металлическом каркасе. За*(tm)* *(tm)*°(tm)* (tm)*
=еНГГ(tm);0ТГНокраЕНИВ ^ен-ный защитный цвет.       й типа ДЭС-1 отсутст-
териал уложены в съемные ящики.
120. Станция переменного тока типа АЭС-3
Подвижные электрические станции переменного тока назначаются
для электрификации инженерных работ - мостовых  ^аго(tm)(tm). тельных, строительных, гидротехнических и пр Все станции тре
ГзГиГтиТЯ(tm)ГаГМРог^тД-
сН-н;;=ны к?беГнГсГГиМ=^Гн: o^^ol
транспортной единице, входящей в состав станции.
383
Вид по fB
Вид по CD
Вид в плана
1  13 3  14 12 2 16  17 4  18 К 19 5 6
I  ir-s^e
Рис. 383. Укладка имущества станции постоянного тока с кабельной сетью:
1 - меток с четырьмя 50-л бухтами кабеля; 2 - ящик о ламповыми и вводными концами; 3 - ящик для запасных частей и принадлежностей; 4 - ящик с запасными частями для зарядки аккумуляторов; б - ящик для запасных частей к агрегату; 6 - ящик с 25-ewi лампами- Зшт.; 7 - ящик с соединительными и распределительными коробками; S и 9- мешки с пятью 25-л бухтами кабеля; 10 и 11 - мешки с тремя 50-.И бухтами кабеля; 12 - шест для пакидки проводов; 13-аппарель; 14-агрегат; 16 - ящик распределительного устройства; 16 •-'ремень; 17 - стяжка агрегата; 18-бидон для масла и керосина; 19 - бидон для бензина; 20 - тяга ручная; 21-кабельная катушка; 22 - ламповый ящик для 100-ewi ламп; 23-топор; 24-лопата саперная; 25 - лом
-1935
У
X.
"^ wS
-er
"ГП  Г
I *. I  I
га о я
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:
и - прожектор запивающего света;  2-арматура местного освещения; 3 - ящики с электроинструментом
(рис. 385) - имущество для электрификации работ - комплект электрифицированного инструмента и осветительных средств; первый автомобиль называется агрегатным, а второй - вспомогательным. Основные данные станции приведены в таблице XLIV.
Таблица XLIV
№ по пор.
Наименование характеристик
Тип станции
ТЭС-1 АЭС-3 j АЭС-4
Продолжительность работы агрегата с имеющимся
запасом горючего (в час.)...........
Продолжительность работы  агрегата с запасом
масла в картере (в час.)............
Продолжительность работы без подливания масла
в редуктор (в час.)..............
Максимальный пробег станции без возобновления
запаса горючего (в км)............
Угол опрокидывания...............
Комплект электроинструмента:
поперечных цепных пил..........
круглых циркульных пил........ .
ленточных пил..............
электродолбежников............
электрорубанков..............
электросйерлилок .............
электроТорцевых ключей приборов для точки пильных и долбежных цепей..................
•приборов для пайки ленточных полотен . . Установленная мощность электроинструмен. (в кет)
385
30
30°
4 1 2 2 1 3 1
1
1 13,3
6
12 10
150 30°
4 1 2 2 1 3 1
1
1 13,3
10
30е
№ ПО пор.	Наименование характеристик	Тип станции		
		ТЭС-1	ЛЭО-3	АЭС-4
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20	Количество светильников наружного освещения . . Комплект осветительных средств:	14 4 2 4 4 6,8 750 500 В це в на лови? Прицепок 4, тракторов 2 Бе 230/Ш 50 1 500 30 0,7 0,325 0,025 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2	13 2 2 3-6 4,8 375 300 нтрена ИЛУЧШ! х маек Автомобилей 1,5-т 2 нзинов 230/133 50 1 500 15 0,7 0,325 0,025 1 1 1 2 1 1 2	13 2 1 6 4 4,7 400 350 грузки IX УС-ировки Автомобилей 2 ли 230ДЗЗ 50 1 500 30 0,99 0,3 0,025 1 1 1 2 1 1
	500 , .......			
	фонарей  300 . .....			
	арматур "  " 150 "  .......			
	Установленная мощность  осветительных средств в кет .....................			
				
				
				
	• Обоз станции .  . ..............			
				
	Электрическая машина агрегата - генератор переменного трехфазного тока:			
				
				
				
				
	Расход бензина 2-го сорта на силу/час в кг ...			
	Расчет личного состава станции (полный): По станции			
				
				
				
				
				
				
				
	По электроинструменту Электромеханик старший ............			
	Слесарь-электромонтер ..... ..... ....			
	По осветительным средствам Электротехник старший (светотехник) ......			
	Электромонтеров по освещению (светотехников) .			
По своей подвижности, компактности и комплекту средств станция 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 9 - 0,8; эффективная мощность, отдаваемая генератором в сеть при полной нагрузке, 12 кет; генератор установлен на швеллерной раме, прикрепленной к раме шасси (рис. 384) автомобиля. Для поддержания нормального напряжения первичный двигатель станции снабжается регуляторами числа оборотов, а генератор - автоматическими регуляторами напряжения^ Распределительное устройство стандии смонтировано внутри кузова, сзади кабинки шофера, на специальных амортизационных пружинах (рис.354).
Присоединение потребителей электрической энергии происходит к специальной фидерной панели. Измерительные приборы и аппаратура, указанные в схеме электрических соединений, смонтированы на гетинаксовой доске размером 10X850X995 мм, прикрепленной к железному каркасу. Внизу под доскою укрепляются шунтовой реостат и магнитный регулятор. Для удобства наблюдения и учета дежурному бойцу установлен съемный или откидной стул, под которым 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 однзм рубильником, и четыре двухполюсные- для осветительной нагрузки, также включаемые одним рубильником. В нерабочем положении вилки защищены специальными 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 указано в таблице XLV.
Таблица XLV
Наименование элементов сети	Станция АЭС-3		Станция ТЭС-1		Станция АЭС-4	
	силовая сеть	осветительная сеть	силовая сеть	осветительная сеть	силовая сеть	осветительная сеть
Кабельные концы . . Соединительные коробки ......	15 15 7	12 12	30 30 10	20 20	12 6 4	10 6 4
Распределительные коробки .....						
						
25*
387
Укладка сетевого оборудования  производится частично на агрегатном автомобиле (рис. 385). Вдоль платформы в кузове машины устроены закрома, куда и укладываются бухты кабеля, соединительные и распределительные коробки. На закроме укреплены ремнями кабельные катушки. Внерабочем положении закрома закрыты крышками, открывающимися наружу. На боковых стенках закромов внутри закрытого кузова укреплен шанцевый инструмент. На вспомогательном автомобиле уложены средства для электрификации работ, комплекты электроинструмента (рис. 386) и осветительных приборов (рис. 387) в количестве, указанном в таблице XLIV. Каждый электроинструмент уложен вместе с концом кабеля и запасными частями в отдельный специальный  ящик. Прожекторы устанавливаются на кронштейне (9). Фонари крепятся к планкам каркаса (2). Внутри этого каркаса укладываются детали мачты прожекторов, треноги и штанги фонарей. Остальные элементы осветительных установок (оттяжные колья, подпятники, кабель) укладываются в двух ящиках на платформе машины.
Встречаются подвижные электрические станции типа АЭС-3 с несколько измененной конструкцией кузова агрегатной машины. Кузов жесткий, имеет сбоку окна. Могут встретиться станции этого типа также с несколько измененным
388
я
1
л
§
к*? "u
IS
<U _,
н 2 сз к t- s
§~ §§
о СГ mS
к?5
&8|sls|ISBB 8§il?"sS§t8
I •* " а ю И g g, H  И
1 ..  и"5ЗВЭй"3
r.ag-i&sgg^a asiig|*$SBs
!ll:i|!sd| §§iga?g"*i*
"Г°гТй"1~"
Л I g I*-5f-l 3й и § "g p< я я ..3 w и --S <* ию a S W.A -и к ?w oia°siS"|Rgu> § I H w " о I к g з
---|-Щ1!
i wftswggsi-oo
I оо*оо22Ной миноойвиов
комплектом электрифицированного инструмента и осветительных средств.
121а. Подвижная электрическая станция типа ТЭС-1
\
Подвижная электрическая станция переменного тока мощностью 30 ква, типа ТЭС-1 (рис. 314), смонтирована на четырех тракторных прицепках грузоподъемностью 1,75 т. Тягачом для поезда из двух прицепок должен быть гусеничный быстроходный трактор. Каждая прицепка имеет тормоз и снабжена железным каркасом с брезентовым чехлом защитного цвета. На первой агрегатной прицепке 1-го поезда (рис. 388) находятся агрегат с распределительным устройством, расходные бензиновые баки, запасные части, инструмент и принадлежности для обслуживания агрегата. На второй прицепке 1-го поезда перевозится бензин и керосин в железных бочках, масло в бидоне и два конца кабеля длиной по 100 м. На первой прицепке 2-го поезда-сетевая № 1 (рис. 389) - укладывается имущество для освещения: прожектора, мачты для них, светильники (местного и общего освещения) с треногами, лампы, элементы осветительной сети и инструмент. На второй прицепке 2-го поезда - сетевая № 2 (рис. 390) - перевозится комплект электроинструмента и элементы силовой кабельной сети. По своим тактике - техническим характеристикам станция подходит для электрификации более крупных объектов, например лесозавод и строй-двор при нем, бетонный завод и пр. Основные данные станции приведены в таблице XLIV.
Агрегат станции типа ТЭС-1 несъемной конструкции, укреплен на специальной раме (рис. 388), связанной с шасси прицепки.
389
4550 6  42  5) М  40 7  6 37
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 водяной 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 - бензопровод; 23'-спускной кра.н 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 дроссельной заслонки; 32 - батарея аккумуляторов; 33 - выключатель цепи зажигания; 34 - индукционная катушка; 35 - рычаг опережения зажигания; 36 - тяга опережения зажигания; 37 - стартер; 38 - динамомашина; 39 - выхлопная труба; 40 - глушитель; 41 - капот; 42-каркас капота; 43 - муфта сцепления с генератором; 44 - генератор; 45 - возбудитель; 46 - распределительный щит; 47-каркас распределительного щита; 48 - пружинные амортизаторы распределительного щита; 49 - шунтовой реостат; 60 - магнитный регулятор; 61 - панель потребителей; 52 - сиденье электромеханика; 53 <-* огнетушитель; 54 <-лом; бб--лопата; 56 - топор; 67 г- заводная ручка; 5S-переносная лампа
Рис. 389. Сетевая прицепка № 1 станции типа ТЭС-1:
1 - прожектор заливающего света; 2 - арматура местного освещения" 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 автомобильный мотор типа ЗИС-5. Двигатель укреплен на раме, сваренной с шасси прицепки в трех точках. Двигатель покрыт железным капотом, назначенным для: 1) улучшения охлаждения двигателя,, благодаря обтеканию охлаждающим воздухом всего корпуса двигателя; 2) защиты дежурного бойца от потоков нагретого воздуха,, идущих от вентилятора; 3) улучшения мер противопожарной безопасности, 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 следующей последовательности: рычаг воздушной заслонки (28), рычаг дроссельной заслонки (30) и рычаг опережения зажигания (35). На щитке управления двигателем расположены: амперметр цепи зажигания, 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). Регулирование работы станции происходит путем поддержания постоянства, числа оборотов первичного двигателя и поддержания постоянства, напряжения генератора. Станции типа ТЭС-1 снабжены регуляторами оборотов и быстродействующими автоматическими регуляторами напряжения.
Распределительное устройство агрегата станции состоит из: 1) распределительного щита и 2) двух фидерных панелей. Схема электрических 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 переключателем 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 слюдяными окошками для обнаружения перегоревших вставок. Под распределительным 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 двухполюсных штепселя, а на левой - два двухполюсных, один трех-полюсный и три барашковых зажима для присоединения кабелей разного сечения, не снабженных специальными муфтами. В конструктивном отношении штепселя выполнены, как в станции типа АЭС-3. В походном положении фидерные панели закрываются кожухами, закрепляющимися на барашках.
Во время работы задний борт прицепки открывается, удерживаясь в горизонтальном положении на цепях; боковые борта закреплены наглухо. На левом борту против распределительного устройства сделано сидение для дежурного бойца, слева от последнего укреплен огнетушитель. Шанцевый инструмент и заводная ручка
393
20  24
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 перешло винт репе; 13 - добавочное сопротивление обмотки реле; 14-движок добавочного вольтметра цепи генератора; 17 - предохранитель щитовой лампы; 18 - щитовая лампа; цепи зажигания; 22 - выключатель цепи зажигания; S3 - пусковая кнопка стар
двигателя укреплены на бортах прицепки, запасные части и мастерской 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 коробок указано в таблице XLV. Общая протяженность силовой сети_
750 м и кабельной - 500 м; сверх того, для работ на водных преградах в комплект станции вводится два конца шлангового кабеля сечением ЗХ-0 мм2 и 2 X Ю м-м?, длиной по 100 м\ эти кабели перевозятся на вспомогательном прицепе. Устройство соединительных и распределительных коробок, а также конструкция шланговых кабелей описаны в п. 117. Количество различных осветительных средств и комплект электроинструмента с указанием номенклатуры и количества приведены в таблице XLIV. Укладка электроинструмента указана на рис. 392.
Для размещения бухт кабеля, соединительных и распределительных коробок на платформе прицепок сделаны закрома с отделе-
394
Генератор
соединений станции типа ТЭС-1:
ка предохранителя; б - слюдяное окошко в крышке предохранителя; 6 - гайки; чения; 10-'вольтметр цепи возбуждения; 11 - репе напряжения; 12 - арретирующий сопротивления; 15 - предохранитель вольтметра возбуждения; 16 - предохранитель 19 - штепсель переносной пампы; SO-щиток управления двигателем; S1 - 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 веревки 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 обслуживания механизированных соединений и кавалерийских частей. Возможно применение станции для питания энергией различных тыловых 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
Ъряд
С -"-, г-* А
N
L
г
		(c)	(r)		(r)
_(r)		.- @-			(c) 1
		(c)			
(r)					
					
		(r)			
(?) 1					
					
1					
U+J U-Я _  tcnn  ..					
/И /V
J L
1 Г
/С L
0-*J U-?
Разрез, по А-В
									"Т1
									
			-------	-----	__.	• л*			
	/^		(3)	(3)		(r)@	(D		
	. UJ1	___							
		'^.'							- _^ '
	@D	1	(Т*						
			V>						
	(r)		<g			(r)			
Парнас
покрытия ~~^~*^^-
Крышка 'Закрома'
Ш ряд
С-! Г*' Л
М N
J L
1 Г
К L
G	)	^Т! ji		
(L	)	'?;		Ф
<г	)	J ______ , _____ I  " " j _____ J		
•'•5'	d	)  'Л Г-  4	-	
	(Ti	'и)		
---		pj '"} J		
'-?'		(c) .г; Jfg)		a",
___ J Ф	- i i i i j	i !  * i	i i	---
				
м
A  S
1
я
Z?^JUg Разрез по G-D
1 --								
								
(Я	->		(r)	(	D	(5)		
								
		(1		i		("V	(c)  (c)	
^ ^>  -				I				
							1 СЮ	
	г	г"						
			@	>		(c)	(r)	
Брезентовое покрытие
Карте браснтового покрытия
Разрез по t-rt
?					
					
					
•>		'	Ъ	(?)	(c)
	XD		(j	----- ,	J(r)J?
				;4;	
§ 1	Правьш закром		|	(r)  |	Левый закром
					
Разрез по N-M
				
				
- (c)	(r)			г(c) !'?
(r)				
Левый  1 закром		- --таг ~ Г- П7Г	Правый закром	
		•Х'^6'		
Рис. 392. Укладка электроинструмента на сетевой прицепке № 2 станции типа ТЭС-1:
1 - пила поперечная; 2 - пила круглая; 3 - пила ленточная; 4 - долбежник; 5 - рубанок; б - сверлилка; 7 - торцевый ключ-отвертка; 8 - набор сверл; g - эпектромолоток; ю-- точильный аппарат; 11 - паяльный аппарат; 12-(Электробур
.-.."И •
машине установлены бензино-электрический агрегат с собственным первичным двигателем внутреннего сгорания и распределительное устройство для учета, распределения и регулирования электрической энергии.
Вторая машина перевозит все необходимое имущество для обеспечения электрификации инженерных работ.
Работа станции по электрификации прочих объектов обеспечивается лишь мощностью станции и возможностью приключения потребителей электрической энергии к зажимам распределительного щита станции. Коммутационное устройство станции позволяет включать короткозамкнутые электродвигатели без пусковых приспособлений, мощностью до 6 кет; при включении более мощных электродвигателей необходимо применять пусковое устройство. Осветительная 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 бензинового двигателя типа ЗИС-6 и соединенного непосредственно с ним на одном валу синхронного генератора трехфазного тока типа Ст-Ю-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. Особенность установки двигателя в данном агрегате заключается в улучшении охлаждения и регулирования. Двигатель заключен в цилиндрический кожух, сделанный из листовой стали. Диаметр кожуха согласован с размерами вентилятора,,укрепленного на маховике двигателя. Вентилятор имеет восемь крыльев и подает 4 мъ воздуха в секунду. Радиатор двигателя сотового типа с разъемными коробками помещен сзади двигателя, и таким образом вентилятор гонит воздух через кожух, а затем через радиатор. Двигатель снабжен центробежным регулятором числа оборотов конструкции инж. Иванова (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 неподвижной обмоткой и вращающимся индуктором. Как генератор, так и возбудитель сделаны защищенного типа с вентиляцией; вентиляционные отверстия закрыты сетками и жалюзи. На валу ротора генератора и якоря возбудителя насажены вентиляторы. Обмотки электрических машин снабжены противосыростной изоляцией. Обмотки статора синхронного генератора соединены в "звезду" с выведенным нулем. Для автоматического быстродействующего регулирования работы станции, кроме центробежного регулятора числа оборотов, установлен регулятор напряжения.
Регулятор напряжения установлен на распределительном щите, выполненном в виде металлического каркаса, обитого стальными листами, Схема электрических соединений станции показана на
Распределительный щиток  Распределительный щиток моторной нагрузки световой нагрузки
Рис, Э93. Схема электрических соединений станции типа АЭС-4
рис. 393. На распределительном щите (рис. 394) установлены: амперметры в главной цепи, по одному в каждой фазе, вольтметр переменного тока с переключателем, амперметр с переключателем и вольтметр постоянного тока в цепи возбуждения, шунтовой реостат, выключатель и реостат регулятора напряжения, контрольно-сигнальная 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 радиаторе, 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: выключатель внутреннего освещения от генератора, предохранители, выключатель освещения от аккумуляторной батареи и штепсельные розетки на б б и 120 б.
399
Распределительное устройство может быть и более простой кон-~струкции, например по типу станции АЭС-3.
Для подключения кабельной сети сбоку кузова станции смонтированы две панели потребителей: с правой стороны для осветительной 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 предохранителями. Осветительные муфты покрашены в красный цвет, а силовые - в синий.
Рис. 395. Панель потребителей
В походном положении панели потребителей закрываются откидными дверцами.
Кузов освещается шестью плафонами.
Вентиляция внутри кузова осуществляется во время работы агрегата вентилятором двигателя, а на ходу машины при помощи специальных 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 2 X -0 мм2 для осветительной сети и трехжильного, сечением ЗХ-0 MM? для силовой сети.
'Концы кабеля длиной по 25 м снабжены штепсельными соединениями (гнезда или вилки). В комплект сети входят также ответ-
400
11 8
'ав
	"-'
	SB8
	0 о -
	М"Й Иди
	о> м о>  •
	к *\о
	о w <s
	ftg"
	"g I
	•* "§§р, • 5-Е*  0 U кн "Н m *§3g
	^tf-H-J га gfte-i S s§a:>.
	5 'SIS
	.-. "0  . Й g я  1 мй
	=r -Гй " 2
	Я в П и н
	g SgKl. 5 "Ев55
	" llSsf Я  а- я Й 0 Ч  I 1 gH
	я §"й I S .и Я но"
	Я . в"
	1 1 и s g
	Д в  м
	Л  свО ., ф
-5	5 &^"
Л -S3 •S3	2 ВЧ& о Sg^§ S Й * S 1 аам§ 5 figgg1 03 1 *""
	а:: в"-
	"в  Я*2 w 6 88 1*
	§ §|si
	>. a ft g.
	" н Ф q я ^"а" S J w |
	га S"g" а °..н?
	Ч I л ю J i *gl"
	ь- --ь ' ..
	>- Sg^p,
	Sj.,-1?
	г,; -> В >ч cS
	>§ в и> а
	* s§"! . S и к *
	а ",?^"
"<"я
.. ." "
Л И м
или
S В g
ю о Я
OWg
а о>
0 ф tc
в S о> "яр,
ее W ц
I Й1
1  " * "ч Ь А
^ 26 Электротехнические средства
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 электроинструмента и осветительной аппаратуры указаны в таблице XLIV. Количество элементов кабельной сети указано в таблице XLV. Кроме того, станция имеет по одному \QQ-M концу силового и осветительного кабеля.
Вспомогательный автомобиль станции типа АЭС-4 отличается от стандартной машины ЗИС-б 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 конечным движением и б) с ударным поступательным движением.
К первой группе относятся: электрические пилы - поперечные, круглые и ленточные, - электрические долбежники, рубанки, сверлилки, отвертки, шлифовальные, точильные приборы и т. д. Вторая категория включает электрические молотки, зубила и т. п. Каждый электрифицированный инструмент первой группы представляет собой сочленение электрического двигателя с собственно инструментом- 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 регулировки. Все части электроинструмента смонтированы в одно Целое. К электродвигателям, применяемым в электроинструментах, предъявляются очень жесткие требования, вызываемые тем, что вес инструментов должен быть минимальным при минимальных же габаритных размерах. По конструкции и выполнению применяются обычно электродвигатели закрытого типа.
В зависимости от вида электроинструмента и его производствей-йой характеристики мощность электродвигателя бывает от 0,2 до 3 кет. По роду тока используются электродвигатели переменного, постоянного тока или универсальные. Наиболее часто употребляются 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 3000 об/мин, и выше.
Особое значение имеет способность двигателя к перегрузке. Жесткость характеристики, выражающей зависимость числа оборотов электродвигателя от нагрузки на него, показывает, что при работе инструмента сохраняется достаточно высокая скорость резания, в связи с которой и находится производительность.
В настоящее время разработаны весьма разнообразные по характеру работ переносные электрифицированные инструменты для обработки дерева, металла и камня. Основные данные электроинструмента по дереву указаны в таблице XLVI.
26*       403
Табли
Основные данные электрифициро
i № по | | порядку J	Характеристика	Единица измерения	Поперечные электропилы			Ленточная пила
			для раскряжевки	для валки леса	для работы под водой	
1	Назначение		1. Валка леса в службе за-		1. Спилива-	1. Массовое изготов-
			граждения (завалы и пр.)		ние головок	ление деталей дере-
					свай	вянных соединений
			2. Расчистка обзора и об-		2. Подпилива-	2. Изготовление ши-
			стрела		ние опор	пов, врубок
			3. Валка и раскряжевка де-		3. Расчистка	
			ревьев на бревна при ле-		дна	
			созаготовительных  ра-			
			ботах			
			4. Обработка  дерева  на			
			стройдворах при заготов-			
			ке стандартных деталей			
2	Электродвига-					
	тель	"-•				
	Тип двигателя		Асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамк (кроме ленточной пилы, у которой и = 1 500 об/мин.)			
	Полезная мощ-	кет	1,8	2,2	2,2	0.7
	ность на валу					
	Потребляемая	кет	2,5	3	3	1,0
	мощность					
3	Передаточный	-	Три шестерни	Две кониче-	Две кониче-	Непосредственная
	механизм и			ские шестер-	ские шестер-	
	конструкция			ни (поворот-	ни	
				ная пильная		
4	Рабочая часть			шина)		
	Число оборотов	об/мин.	1 200	Скорость пи	пьной ленты	1 500
	ведущей ввез-			10 м/сек	6,2 м/сек	
	дочки					
	Размер рабочего	_	Длина цепи -	Предельный	Предельный	Длина рабочей ча-
	приспособле-		180 см; пре-	диаметр ре-	диаметр ре-	сти ленты - 300 мм;
	ния		дельный диа-	за - 600 мм;	за - 600 мм;	максимальная вы-
			метр реза -	ширина про-	ширина про-	сота пропила -
			500 мм; шири-	пила - 9 мм	пила - 9 мм	150 мм; максималь-
			на^пропила -			ная ширина распи-
			" 9 мм			ловки- 170 мм; ши-
						рина пропила -
						0,8 мм
	Скорость реза-	м/сек.	6.7	10	6.2	16,5
	ния					
5	Вес инстру-	кг	34,5	38	39	35
	мента					
6	Габариты	мм	290X400X1270	355Х-70Х1900	1050X470x330	1050X470X350
7	Габариты в	мм	380X420x1340	, -	_	^_
	укладочном					
	ящике					
8	Вес в ящике	кг	76	_	_	
9	Длина кабеля к	м	10	25	25	10
	инструменту					
10	Сечение кабеля	мм2	4X2,5	4X2,5	4X2,5	4X2,5
11	Производитель-	-	Площадь	Площадь	Площадь	Площадь пропила:
	ность за 8-ча-		пропила-	пропила -	пропила -	мягких пород 16 -
	совую смену		15 м*/час.	18-20 м*/час.	14-16 м*1час	20 м2/час; средней
			Раскряжевка	Валка за сме-		твердости 12 -
			360 деревьев	ну- 400- 450		15 м?/час; твердые
			при среднем	деревьев при		породы 10 - 12 м*1час
			диаметре	среднем диа-		
			30 см	метре 30 см		
12	Число обспузкп-	чел.	2	2	2	При работе на стан-
	вающих бойцов					ке - 1, при работе в
	1					переносном виде - 2
404
ц a XLVI
ванного инструмента для работ по дереву
	Круглая пила	Электрический долбеж-ник	Электрорубанок	Электро-сверпилка	Электрический торцевой ключ-отвертка	Электрический точильный прибор
	1. Продольная	1. Долбление	Строжка и фу-	Сверление	Завинчива-	Заточка ре-
	и поперечная	гнезд	говка деревян-	дыр в брев-	ние и отвин-	жущего ин-
	распиловка		ных деталей	нах и досках	чивание шу-	струмента:
	2. Опилива-	2. Выборка			рупов и гаек	поперечных пип, долбеж-
	ние Торцев	шпунтовых				ников, сверл
		пазов				и рубанков
	3. Зарезка	3. Зарезка греб-				
	гребней	ней	-			
	нутым роторо	м при синхронны	х 3 000 об/мин., nj	и частоте в 5	i гц и при наг	гряжении 220 в
	0,8	1,0	0,22	0,37	0,18	0,22
	1,0	1,3	0,34	0,6	0,44	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-	350	3 000
				деле сверла)		
	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;	тов - 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-		1 000 мм		
	85 мм	щина - 16 мм				
	26,2	7	16	5,5	_	-.
	22	28	12	11,5	5,8	12,5
	750X210X325	370X420X550	560X210X220	1030X270X210	420X160X120	310x240x250
	945X310X430	410X510X610	680X^20X300	1000X345X250	445X330X285	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 дм3/час	родах до 35	тельность за-	тельности
	кой породы- 6,4 мЧчас; по-	ких породах - 28 дм3/час; в по-	снятой древесины; в породах	отверстий в час; в поро-	винчивания шурупов 3 - '	точки 50-сл| пилы - 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 дм3/час; в твер-	в твердых поро-	30 отверстий	длиной 70мм -	цепи- 20-
	твердойпоро-	дых породах-	дах - 4 - 6 дм31час	в час; в твер-	2,5 сек. (при	25 пин.
	ды- 3,2 м2/час	8 дм31час		дых поро-	диаметре	
				дах - до 25 от-	20 мм)	
				верстий в час		
	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 электродвигателя 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 изображена на рис. 399. При работе электродвигателя (1) вращение его вала через набор шестерен передается ведущей звездочке (2). Ведущая 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 электродвигателя закрытого типа и изготовляется из алюминиевого сплава. Шарикоподшипники, на которых укрепляется стальной вал, укреплены в боковых подшипниковых щитах, которые стягиваются с корпусом 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, противоположной 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) замыкают одновременно цепи каждой фазы.
Передаточный механизм, снижая число оборотов до 1 200 в минуту на ведущей звездочке, одновременно повышает здесь крутящий Момент, или, иначе, усилие резания на цепи. Передача состоит из грех стальных шестерен: двух рабочих (13 и 18)-малой и большой- и одной паразитной (/5), помещенных в приливе правого подшипникового щита и залитых тавотом; паразитная шестерня сидит на специальном стальном валике (16), вращающемся на шарикоподшипниках, а ведомая шестерня - на одном валу с ведущей звездочкой. Передаточный механизм закрывается наглухо крышкой (21).
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-гания ее с шины на звездочку внизу ширина пильной шины у звездочки и у натяжного ролика делается меньше их диаметров. Пильная '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 направляющие хвостики цепей. В этом же вкладном листе имеются прорези, по которым поступает смазка через шину вниз - к бегающей цепи. Полезная длина шины- 480 мм, ширина у'концов -
406
Рис. 397. Поперечная электропила для раскряжевки леса: и-аиектродвигатепь; 2 - пильная шина; 3 - пильная цепь; 4- шланговый кабель
Рис. 398. Поперечная электропила для валки леса в работе
Рис* 399. Кинематическая схема поперечной электропилы:
1 - электродвигатель; 2 - ведущая звездочка; 3 - пильная цепь; 4 - направляющий ролик
60 мм; в середине шина уширяется до 90 мм для обеспечения участия в процессе резания наибольшего количества звеньев цепи. Направляющий ролик (4) (рис. 399) назначается для: а) направления цепи во время работы и б) натягивания пильной цепи. Ролик на шарикоподшипнике сидит на оси (24) (рис. 400), опираясь для предупреждения боковых перемещений с обеих сторон в упорные муфточки.
Пильная цепь (рис. 401) состоит из 88 звеньев, причем из них: а) режущих (двойных)- 22 шт. (/ и 2 - правая и левая щечки); б) направляющих (ординарных с хвостиком, они же производят подчистку средней части пропила)- 44 шт. (3) и в) выбирающих (двойных, подхватывающих срезанные во-" локна по краям пропила) - 22 шт. (4). Чередование звеньев: режущее (двойное), направляющее, выбирающее (двойное), опять направляющее и снова в том же порядке. Звенья цепи соединяются между собой осями, головки которых расклепаны и выступают над поверхностью звена на 0,8 мм. Оба конца цепи легко соединяются между собой при помощи замка (5), состоящего из винта и втулки; замком соединяются обычно направляющее звено с ре-
с^
408
"ий§!"й§р.? .. ggtiSSgS"
§ :^9lasSig
ISSsEMJa
SWgk-HeB
о •* ftg в МЁ°НЫ о .. <s i R •- i И в н 1
iSmiS-Seisl
I l"l^"l"" -
Я оз о И о И и Pig у.. " "§Ь|?в§8§й5и С- р|м<-"ИКАмИЙ
н о 8" р, | к ^ ? ЕЗ в н й"з ё1 I Лы 2 ё
Я ев
OVO Н Н О) qs&! о
"ТвТ^-Иимй
|~Ja'*ili-l?
с И I ..5! И 2;д со I И
illl^aiil
SfSlfc'ISS Bi§8-|Bi-IWO"^§S
а'аа11ТвБ
и "
а> н о (r) &g
<- и 2
" "н
л тЗ ""•.Гггйй!
..Ssi3"
и 5 н н к --нв
Л&а2ВВйы*д,
>?BWK0e"g--|^
/
J-. W П  '•
III
I | к S
"or - lff
ws?"s
-=-И 5
°* и 5 к
9 ft a
'" W ("1 М
ват: зм?
о "в -Ь
о м ы Р* в § н |
о В " I
И W  В S5
й^Е ^ R Т S L-
И
И" я к
Йи"§ н м и к
SgSi wgS3
л 2 I .. о и ' л
Ь"§
а В 8|
- P<gH
si IT
-~8' ssi
" О о О А>"
И В И
жущим. Длина цепи - около 1 780 мм. Развод цепи, определяется расстоянием между вершинами режущих зубьев - 8 мм. Форма зуба и острота режущих граней определяют чистоту пропила. Толщина цепи - 4,8 мм. Заточка цепи производится на специальном* приборе после 200-250 резов. Регулировка пильной части производится натяжением пильной цепи при помощи разных приспособ--лений, причем, однако, всегда натяжение осуществляется перемещением ролика взад и вперед. Для-устойчивости при расположении на месте работы и для предохранения ка-сания цепи с землей пила? снабжена ножками (46).
Особого внимания npir эксплоатации пилы требуют вопросы смазки. Пильная цепь во время работы смазывается автолом, поступающим автоматически с момента включения электродвигателя. Передаточный механизм и все шарикоподшипники заполняются тавотом. Для жидкой смазки на корпусе электродвигателя укрепляется алюминиевый бачок, от которого отходит маслопровод (30), проходящий через отверстие в левой упорной лапе в отверстие в пильной шине. Отверстие маслопровода открывается рычагом (37), действующим на стальной ша-рико-клапан. Смазка включается автоматически при помощи специального приспособления 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 изображена на рис. 402. Полезная мощность асинхронного трехфазного
Рис, 402. Поперечная электропила для валки деревьев:
1 - электродвигатель; 2 - редуктор; 3 - пильная шина; 4-пильная  цепь; б - бачок дпа смазки; б - 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 непосредственна на валу электродвигателя и другая, ведомая, сидит на одном валу с ведущей звездочкой. Соединение выполняется таким образом, что кожух передаточного меха-
410
низма может поворачиваться вместе с пильной шиной, устанавливаемой или в горизонтальное положение при валке леса, или в вертикальное- при раскряжевке; положение электродвигателя при этом не изменяется; непроизвольное провертывание предохраняется стопорной штангой. Рабочая часть выполняется аналогично обычной поперечной пиле, но шина длиннее на 100 мм-и максимальный диаметр спиливаемого дерева повышается до 60 см. Управление электродвигателем 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, лежащих в одной вертикальной плоскости. Нижний шкив (3) непосредственно сочленен с валом электродвигателя; при работе последнего приходит в движение пильная лента, которая увлекает за собой другой шкив (5) (направляющий), легко вращающийся на шарикоподшипнике. Натяжение пильной ленты производится перемещением натяжного болта (9). Электродвигатель останавливается выключателем (2), помещенным на его корпусе. Основные данные инструмента 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 механизмом 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 качественной 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 пружиной. Для поддержания распиливаемого материала и направления его на ленту пила снабжается съемной опорной панелью, закрепляющейся 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 электроинструментом (рис. 406) и, как показывает рис. 407, можно выделывать
411
Рис. 403. Общий вид ленточной пилы:
электродвигатель; г ~ выключатель; 3-ведущий шкив; 4 - пильная лента; 5-ведомый шкив- я  -.-,"
ная панель; Ч"--натя*дой болт; _0~ предохранительныйш(tm)~станина; ?-подставка; 8 _ опор.
• предохранительный щито??
Рис. 404. Пильная лента
Рис. 405. Установка ленточной пилы на столе
Рис. 406. Использование пилы в качестве переносной (оторцовка бревна)
Рис. 407. Детали, выделываемые переносной ленточной пилой
1 - электродвигатель;
2  - шарикоподшипник;
3 - шестерня па ваяу пилы;
4 - передача на валу двигателя; б - пильный диск;
6  - соединительная муфта;
7 - вентилятор;
8 - ротор двигателя
Рис. 408. Кинематическая схема круглой пилы з
очень сложные детали. Лента работает с разведенными зубьями. Точка пил производится напильником. Крупный недостаток ленточных пил - частый порыв пильных лент.
Для устранения этого дефекта имеется специальный электрический аппарат для пайки лент, позволяющий производить эту операцию при обученном, персонале в 1,5-2 мин.
125. Переносная электрическая круглая пила
Переносная круглая пила предназначается для продольной и поперечной распиловки досок и брусьев толщиной до 85 мм в прямом направлении и под углом до 45°; пила позволяет делать зарезки и, в частности, для шипов глубиной до 90 мм. Основные данные пилы указаны в таблице XLVI, общий: вид - на рис. 409. Кинематическая схема пилы видна на рис.. 408. Электродвигатель (7) вращает сидящий на одном с ним. валу червяк (4), находящийся в сцеплении с шестерней (3}\. пильный диск (5) сидит на одном валу с шестерней (3). Коэфи-циент передачи равен 0,667, благодаря чему диск делает 2000 об/мин, при 3 000 об/мин, электродвигателя. Аппарат смонтирован на алюминиевой опорной панели с прорезью для пильного диска ()) (рис. 409). Управление электродвигателем (2) защищенного типа производится выключателем (6) куркового типа, помещенным в полой ручке пилы; отсюда выведен четырех-жильный шланговый кабель, три жилы которого присоединены к латунным пластинкам выключателя, а четвертая крепится к корпусу электродвигателя.
415
При нажатии на курок выключателя поворачивается валик и замыкает 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 (?) (рис. 410) -22 мм, высота зубьев (у)-15 мм, толщина диска - 2 мм, развод-1,5 мм, ширина пропила - 3,5 мм, угол заострения (Р) - 33°, передний угол (а)-17°, задний угол (-[) - 40°. Для более чистого пропила при поперечной распиловке можно применять пильный диск с мелким зубом. Сверху пильный диск закрыт неподвижным предохранительным колпаком (3), скрепленным с корпусом пилы. Снизу
Рис. 410. Профиль зубьев пильного диска
"ильный диск закрывается автоматически подвижным предохранительным кожухом (4).
В механизм управления, кроме выключателя, входят: а) направляющая линейка (5), регулирующая правильность направления пиления, параллельно боковой грани распиливаемого материала; б)регулятор 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 необходимая 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 тнезд для соединения деревянных деталей, 2) выборки шпунтовых пазов и 3) зарезки гребней для сплачивания досок. Кинематическая схема долбежника показана на рис. 411. Режущая цепь вращается при помощи ведущей звездочки, сидящей на валу электро двигателя. Для направления цепи служит специальная планка, имеющая внизу ролик, а по 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 кет, с числом оборотов 3000 в минуту. Корпус статора электродвигателя (1) чугунный, а с торцев находятся алюминиевые подшипниковые щиты, стягиваемые четырьмя сквозными шпильками (2). Ротор электродвигателя вращается на шариковых подшипниках; смазка подшипников - тавотом.
Рабочая часть инструмента, как уже указывалось выше, состоит из цепи (3), ведущей звездочки (4) и планки (<5). Каждый долбежник снабжен двумя цепями (рис. 414). Цепь состоит из 72 звеньев, из которых 18 пар (правые и левые) режущих, 18 пар выбирающих и 36 - зачи- Рис. 411. Кинематическая щающих. Общая длина цепи - 828 мм, схема долбежника:
тпптттиня__ 11  ми  тттипиия  177 MM vrnn - - ротор; 2 - вал; 3-ввездо-ч-
ТОЛЩИНа - 11 ММ, ШИрИНа- I/,/  MM, ухил  ка. ^_планка; 6- цепь
заточки режущего звена - 80°, угол заточки выбирающего звена - 85°, угол заточки боковых щечек режущего зуба по его высоте - 8_.° и по длине - 87°. Ведущие звездочки употребляются различных размеров, на 5, б и 7 зубьев. Для каждой определенной ширины долбления имеется соответствующая звездочка и соответствующая же планка. Сменная звездочка надевается
"-
Рис. 412. Электродолбежник:
2-.электродвигатель; 2 - шпилька; 3-"цепь; 4 - ведущая звездочка; б-{планка; б - гайка; 7 - прорезь; 8 - тавотница; 9 - козырек; 10-натяжной винт; 11 - кронштейн; IS - >"
.--^ /7/fr\
стойка; " - прилив;  14 - рычаг; И^*,^/^-^Ш|111^^/^ 15 - ролик; 16, 17 - ручки; 18 - огра-  "J'-=---^-'/" ^'- -~ ^^5=§ss>^^/ ничитепьное кольцо;  19 - боковая  _ _-,--.,-    ^
Рис. 413. Работа  электродолбежником
планка
27 Элеигротезшичвские средства
417
на конец вала электродвигателя на шпонку и зажимается гайкой (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-
г-ггп_-иф-1 ,гЬ ,  гЬ
Т I						М		. | г I
ЧГЕЬ^					1; i i , ;i			
					*4-*  Vp			
Рис. 414. Долбежная 16-ли* цепь:
1~-выбирающее звено (правое); 2 - заклепка; '3 - режущее звено (правое); 4;- режущее звено (левое); 5-зачищающее звено; 6-выбирающее звено (левое)
водится из тавотницы Штауфера (6*), по каналу к ролику и боковым ребрам планки. Механизм управления в виде выключателя помещен в алюминиевом кожухе на корпусе статора электродвигателя. Регулировка натяжения цепи производится также натяжным винтом (10), который при соответствующем движении сдвигает планку.
Рис. 415. Образцы врубок, производимых долбежником"
1 - ппанка; 2 - цепь; 3 - звездочка
Весь механизм собран на опорной панели, состоящей из двух кронштейнов (11); в опорной панели закреплены стойки (12), по которым может двигаться при ручном нажатии электродвигатель вместе с рабочей частью инструмента, причем направляющие стойки 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 электродвигателя. 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). Производительность электродолбежника при работе вручную (рис. 413): в мягких породах - 28 дм3/час, в породах средней твердости - 16 дм3/час и для твердых пород - 8 дм3/час. При применении электродолбежника на шпунтовке (рис. 436) цифры производительности соответственно будут-17, 9 и 4 дм3/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 регулировки, вспомогательных и поддерживающих деталей. Кинематическая схема аппарата типа ЭРБ-1 изображена на рис. 416. Параллельно электродвигателю расположен ножевой валик, а передача помещена 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 шестеренчатой передачи. Для усиления охлаж- Рис. 416. Кинематическая дения на другом конце вала насажена плосколопастная крыльчатка вентилятора. Засасываемый воздух обтекает детали электродвигателя.
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 шестерен. На рабочем конце вала электродвигателя насажена ведущая шестерня (рис. 416) с 38 зубьями; при вращении эта шестерня приводит в движение промежуточную шестерню с 37 зубьями, которая в свою очередь сцеплена с третьей шестерней с 16 зубьями, сидящей на конце режущего валика. Вся передача помещена в алюминиевой коробке.
В настоящее время чаще применяются рубанки, у которых передача отсутствует и строгальные ножи укреплены непосредственно
схема
рубанка ЭРБ-1:
типа
1 - ротор;  2 - режущая головка; 3 - шестерни
27*
419
на роторе электродвигателя, который сделан снаружи. Это изменение конструкции очень благоприятно отразилось на уменьшении веса (на 0,5-1 кг), улучшении поверхности обработки и улучше-
t.
Рис. 418. Строгальный нож
Рис. 417. Электрорубанок:
1 - электродвигатель; 2 - опорная  панель; 3 - ручка; 4 - направляющая линейка
нии коэфициента использования инструмента, так как путем установки соответствующих рабочих наконечников можно производить работы по выемке шпунтов и фасок; отмечено некоторое снижение потребляемой мощности.
Управление электродвигателем производится при помощи выключателя. При работе в стационарном положении рубанок закрепляется вверх опорными панелями (рис. 417). Для обеспечения удобства фуговки досок и направления движения их к ножам служит специальная направляющая линейка (4). Чистота обработки зависит от правильного 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, уменьшаясь с увеличением твердости породы древесины.
128. Электрическая сверлилка по дереву
Электрическая сверлилка по дереву предназначается для сверления бревен и досок и соединений из них (рис. 419) при мостовых, строительных и других работах, при сплачивании деталей болтовыми 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 вертикального 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 отверстии - для облегчения вытаскивания сверла. Основные данные электросверлилки для дерева указаны в таблице XLVI. Вал электродвигателя вращается на шариковых подшипниках. Смазка подшипников вала производится тавотом. В верхнем щите электродвигателя вентиляционные прорези защищены от попадания в них грязи
и опилок крышкой. Нижний подшипниковый щит электродвигателя глухой, отделяет электродвигатель от передаточного механизма, помещенного в алюминиевую коробку; передаточный механизм смазывается тавотом через тавотницу Штауфера. Сверло может быть разных типов. Преимущественно пользуются сверлами, имеющими одну нитку и большой объем винтовой канавки для вывода стружек, а также малую поверхность трения. Диаметр сверла по дереву применяется обычно на 1 мм больше диаметра болта.
Рис. 419. Общий вид электросверлилки:
1 - электродвигатель; 2-сверло; 3 - стойка с пружиной
Рис. 420. Кинематическая схема электросверлилки:
1 - ротор; 2 - шпиндель; 3 - 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 позволяющей сверлу в шпинделе поворачиваться вокруг своей оси; для защиты от выпадения из шпинделя сверло закрепляется стопорным винтом.
Изготовляются электросверлилки по металлу (рис. 421), которые чаще всего работают на специальных верстачных стойках или установках специального типа (сверление рельс). Сверлилка по металлу типа ДФ-1 снабжена универсальным электродвигателем постоянного и переменного тока для напряжения ПО в, сериэсного возбуждения, с самовентиляцией. Число оборотов электродвигателя 11 950 снижается 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 - 60 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 можно указать электробур типа "Шахтер РМ". Электродвигатель бура трехфазного тока, с короткозамкнутым ротором, герметически закрытого исполнения; полезная мощность на валу электродвигателя -
0,55 кет при 2 800 об/мин.; напряжение-127/220 в. Передаточный механизм, состоящий из двух пар зубчатых шестерен, снижает число оборотов на шпинделе до 325 об/мин. Кожух механической передачи наполняется при сборке бура тавотом. Управление электродвигателем производится при помощи выключателя контроллерного типа.
Электробур снабжается гибким шланговым кабелем длиной 10 л, сечением 4Х--.5' мм9-. Для предохранения кабеля от вырывания и для улучшения герметизации в воде он закрепляется специальной муфтой с уплотняющей резиновой гайкой. Второй конец кабеля снабжен типовой штепсельной муфтой для включения в сеть подвижных станций.
Рабочей частью инструмента служат саперные бурава. При сверлении отверстий под колья препятствий применяются бурава ложечного или спирального типа диаметром 80 мм\ для бурения шпуров - спиральные штанги диаметром 40 мм с
вставными наконечниками из специальной стали. Скорость сверления в мягком грунте - 1,5-2,5 MJMUH. Средняя скорость проходки шпуров в породах средней твердости - 0,8 MJMUH. Вес электробура- 16,5 кг; габаритные размеры - 213 X 300 X 320 мм. В некоторых случаях могут 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. Электробур 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) предназначается для завинчивания и отвинчивания шурупов и гаек. Устройство инструмента видно на рис. 423. В качестве привода исполь-
422
Рис. 421. Электросверлилка по металлу, укрепленная на верстаке:
1 - сверлилка; 2-верстачная стойка
зуется трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкну-гым ротором, защищенного типа, с вентилятором (4). Двигатель развивает на шпинделе мощность 0,18 кет, при повторно-кратко-
Рис, 422. Электрический торцевый. ключ-отвертка:
I - электродвигатель; 2- редуктор; 3 - выключатель; 4 - наконечник для отвинчивания гаек; б - шланговый кабель
временном режиме работы, с продолжительностью 50% к суммарному периоду включения и промежутка; в период машинной работы,
20 27 19 15 23  /4 13
25
5022
Рис. 423" Электрический торцевый ключ-отвертка (эскиз):
< -- корпус электродвигателя; 2- статорное железо; 3- ротор; 4 - вентилятор; 5 - шарикоподшипник; 6-торцевая крышка; 7 - курок выключателя; 8 - шестерня на валу ротора; 9, 10 - шестерни перебора; 11-шестерня шпинделя; 12 - коробка передачи; 13 - шпиндель; 14. - шарикоподшипник; 15 - верхний кулачковый диск; 16 - нижний: кулачковый диск; 17 - валик наконечника; 18 - пружина валика; 19 - штифт; 80 -установочное кольцо; 21 - пружина кольца; 22 - шарик; 23 - корпус коробки; 24 - стопорное кольцо; 25 - пружина собачки; 26 - собачка выключателя; 27 - контактная пластинка; 2S- основание выключателя; 29 - провода; 30 - контактная пружина; 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 (8), на шпинделе (11) и промежуточных (9 и 10). Передаточный механизм помещается в алюминиевой коробке, привинченной к корпусу электродвигателя; коробка заполняется тавотом для смазки шестерни и шарикоподшипников; шарикоподшипник вала ротора со стороны рукоятки смазывается тавотом, положенным под заглушку, привинчиваемую двумя винтами.
Через передаточный механизм вращение передается наконечнику, в который вставляются инструменты различных размеров: отвертки для винтов до 7 мм и ключи для
Рис. 424. Работа электроотверткой
Рис. 425. Сбалчивание переводин электроключом
болтов с предельным диаметром 25 мм. Конструкция наконечника позволяет включать электродвигатель на холостой ход, независимо от положения вставленного инструмента. Шпиндель (13) с шестерней (11) вращается в бронзовой втулке; во внутреннюю расточку шпинделя входит пружина (18) и валик (17). Сцепление между шпинделем и валиком осуществляется при помощи кулачковой муфты, состоящей из дисков с кулачками: верхнего (15), которым заканчивается шпиндель, и нижнего (16), насаженного на валик. При нажатии на корпус инструмента диски приходят в соприкосновение; при этом процессе сжимается пружина (18), которая при отсутствии нажима отводит шпиндель, и сцепление теряется. Для предотвращения проворачивания рабочей части устроен штифт (19), который входит в прорезь на хвостовике инструмента. Бронзовая втулка, в которой вращается шпиндель, снабжена упорным шарикоподшипником (14), воспринимающим 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. Встречаются и другие конструкции электрической отвертки - когда-рабочая часть находится в постоянном сочленении с электродвигателем.
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 листового железа толщиной до 1,6 мм (мощность электродвигателя универсального типа - 80 вт, с числом оборотов 22000 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) шлифовальные машины, применяемые для чистой и точной отделки. Особо необходимо упомянуть об электродвигателях с гибким валом-и набором принадлежностей для сверления, точильных и шлифовальных работ. Одним из  основных преимуществ этих машин-является их малый вес.
130. Точильный прибор типа ТПУ
Особого внимания требуют вопросы заточки режущих приспособлений: пильных цепей к поперечным электрическим пилам, долбежных цепей, строгальных ножей элек-         ^/ трорубанка и сверл. Все эти приспособления можно заточить на одном точильном приборе типа ТПУ (рис. 426). Прибор состоит из: 1) электродвигателя (7) трехфазного тока с ко-роткозамкнутым ротором закрытого типа, мощностью 0,22 кет, на 3000 об/мин., с штепсельной муфтой и выключателем; 2) точильного круга (2), укрепленного на валу ротора и защищенного сверху щитком;
3) поворотного суппортного устройства (3) с осью для установки затачиваемых  инструментов; 4) принадлежностей, поддерживающих; затачиваемые инструменты: а) полая ручка с четырехконечной звездочкой на конце для точки долбежной цепи (рис. 427); б) призматическая трехконечная оправа для пильной цепи (рис. 428); в) дер-
425
Рис. 426. "Универсальный точильный прибор:
1 - электродвигатель; 2<- точильный круг; 3 - суппорт--ное устройство; 4 - шланговый кабель; 5-выключатель..
жавка с рукояткой для точки строгальных ножей (рис. 429); г) подручник для сверл (рис. 430).
Все указанные принадлежности надеваются на ось суппортного устройства и перемещаются вдоль нее, а также вращаются по ней;
Рис. 427. Заточка долбежных цепей
Рис. 428. Заточка правого
режущего  зуба пильной
цепи
Вертикальное и горизонтальное перемещение оси достигается помощью 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). Вертикальное перемещение оси достигается также перемещением всего суппортного устройства вдоль осевого болта. Все суппортное устройство может поворачиваться: 1) в горизонтальной плоскости - вокруг осевого болта, прикрепленного помощью скобы к постаменту; угол по-
Рис. 429. Заточка строгальных ножей   ворота  (до 45°) фик-
сируется  указателем,
скользящим по кругу с нанесенными делениями; 2) в вертикальной плоскости - вокруг оси болта, крепящего колодку суппорта к поддерживающему кронштейну. Перемещение оси суппортного устройства во всех этих направлениях позволяет достигнуть требуемого положения затачиваемых плоскостей режущих приспособлений относительно точильного круга.
426
При точке пильной цепи заточке подвергается во всех звеньях лишь передняя грань зуба. Плоскость грани должна плотно прилегать 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	Угол заострения	Угол наклона передней грани	Угол скоса передней грани
Режущие  ..... * " .	61°	20°	47°
Очищающие  ...... .	70°	15°	90°
Выбирающие  ......	61°	24°	90°
			
Радиус закругления фаски, образующего пазуху зубьев, для зсех звеньев равен 1 мм. В долбежной цепи затачиваются (рис. 427) также лишь передние грани зубьев; они имеют угол наклона 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 прижимается к плоскости точиль-
Рис. 430. Заточка сверла
ного круга; пластинка ножа располагается к кругу под углом 45-50° ("угол заострения 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 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 поврежденных пильных лент производится на специальном паяльном аппарате (рис. 431). В корпус аппарата вделан однофазный трансформатор..
427
Рис. 431. Паяльный аппарат для пайки стальных ленточных полотен:
j - кронштейн; 2-латунная плитка; 3-струпцинка; 4 - вторичная обмотка
рассчитанный на включение в сеть с напряжением 220 в. Первичная обмотка трансформатора имеет четыре выведенных конца, соединенных по схеме (рис. 432) с переключателем, укрепленным сбоку корпуса. Такая схема дает возможность получить три ступени регулировки, имея напряжение на вторичной обмотке: на первой ступени- 0,81 в, на второй- 0,96 в и на третьей - 1,32 в. Мощность трансформатора при продолжительной работе - 0,5 ква; вес прибора - 23 кг', габаритные размеры - 292 X X 354 X 345 мм.
Аппарат рассчитан для пайки полотен шириной до 50 мм и толщиной от 0,3 до 0,8 мм. На крышке корпуса (рис. 431) укреплены кронштейны (/), поддерживающие латунные плитки (2), на которые укладываются при пай-       ..^
ке куски полотен, закрепляемых струпцинками (3)\ к латунным плиткам подведены концы вторичной обмотки (4) трансформатора, состоящей из двух витков, изолированных пресшпаном. Сечение меди вторичной обмотки-1,5X50 .ил*. Сзади корпуса имеется кронштейн с шарниром, на оси которого укреплены зажимные клещи, которыми производится обжим места пайки помощью железных губок, укреп-леннных в свою очередь на шарнирах рычагов клещей.
Каждый электроинструмент помещается в нерабочем состоянии в специальный укладочный ящик. В этот же ящик укладываются необходимые для данного инструмента запасные части, инструмент для разборки и _ лпп "    * "п_п" - ' *J * v v рис 432. Схема соединении обмоток сборки механизма и принадлеж- трансформатора паяльного аппарата:
НОСТИ ДЛЯ ЭКСПЛОаТЗЦИИ.   1, 2, З- ступени регулировки
428
Вторичная обмотка
Первичная обмотка трансформатора
гшщощшп
220в Сеть
bftjtt-
182. Электрифицированный инструмент с ударным поступательным движением
Электрифицированный инструмент с ударным поступательным движением встречается в виде аппаратов: 1) электромеханических, 2) электромагнитных и 3) электропневматических. Действие электромеханических систем заключается в том, что вращательное движение 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), вращающегося 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:
1 - рабочий инструмент; 2 - ударяющий поршенек; 3-пружинный буфер; 4. - кривошипный механизм
На рис. 434 изображено устройство молотка КНШ. На валу короткозамкнутого ротора (5*3) асинхронного трехфазного электродвигателя (91) укреплена малая коническая шестерня (14), делающая около 3000 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 возвратно-поступательное движение поршню (18). Поршень (18) сообщает такое же движение ударному цилиндру (60) при помощи буферного болта (27) и ударной пружины (26). В цилиндре, сделанном из стали, с толстыми стенками и массивным концом, находятся две буферные тарелки (10 и И), которые могут свободно перемещаться в нем. В нижней части молотка помещается пика (88), которая 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 рукояткой молотка. Питание электрической энергией производится четырех -жильным шланговым кабелем, который крепится в алюминиевой втулке (4).
Недостатком большинства электромеханических аппаратов является наличие механической передачи, требующей весьма точного изготовления и расстраивающейся от сотрясения при ударах. Вес молотков этих систем получается большой.    г
429
Электромагнитные молотки отличаются простотой устройства^ так как движение осуществляется непосредственно воздействием
46
Рис. 434. Молоток типа КНШ:
электромагнитных сил на движущееся тело. Например, на рис. 435 изображен принцип работы молотка, имеющего в корпусе двухкату-шечный электромагнит, действующий как соленоид на железный
Рис. 435. Схема молотка с соленоидом:
1 - рабочий инструмент; 2 - ударяющий поршенек; 3 -обмотка; 4 •- выключатель; б - провод
сердечник молотка. Общим свойством подобных ударных электроинструментов является относительно малая энергия удара (меньше 0,1 кгм), почему они находят наибольшее применение при обработке не очень твердых пород (цемент, мрамор и т. д.).
В отношении принципа действия  различают механизмы, где:
1) электромагнитные силы действуют только при одном ходе (ударном) 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 вспомогательное значение; 4) используется бегущее поле разрезанного индукционного 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 специальные меры.
Действие электропневматических молотков основано на-следующем принципе. Небольшой поршневый воздушный насос, приводящийся в действие через кривошипно-шатунный механизм электродвигателем, создает под поршнем в цилиндре то давление в 3-4 am, то разрежение в 0,6 am. Цилиндр насоса соединен с рабочим стволом (цилиндром) бойка-ударника. При разрежении боек втягивается вверх за счет относительного давления на нижнюю кромку его наружного 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 значительную энергию отдельного удара. Электропневматический молоток может соединить в себе положительные качества пневматических инструментов (надежность, выносливость, конструктивную1 простоту, значительную величину энергии удара) и электрических аппаратов (большой радиус действия, отсутствие громоздкой компрессорной установки).
Электрифицированный инструмент ударного действия предназначается для разрыхления горных пород, устройства шпуров, взрыхления грунта, рубки железа, трамбовки и пр. В качестве рабочей; части употребляются различные приспособления: пики, зубила, трамбовка, 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 освобождают 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 производства фасонных деталей (рис. 404), рабочие наконечники-у торцевого ключа-отвертки, острое и непогнутое сверло соответствующего диаметра и длины - у сверлилки.
431
Поставив на место рабочий наконечник или пильную цепь, необходимо произвести определенную установку и регулировку. Например, у поперечной пилы проверить крепление замка, отрегулировать 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 делениями панель устанавливается • Опорнаяпанель ^ Нрышна стала \^^ \ Ш /
на требуемый угол к пильному диску. Для пиления параллельно боковой грани распиливаемого материала и на расстоянии от нее до 125 мм устанавливают направляющую линейку, которая, скользя по грани, предотвращает уклонение пилы от заданного направления пиления. В случае работы на большой плоскости линейку снимают.
У ленточной  пилы проверяют натяжку ленты и поворачивают ее на определенный угол. У долбежника регулируют натяжение цепи; правильно надетая и натянутая цепь должна без особого труда оттягиваться $>ис. 436. Установка долбежника на раз-  в сторону от ребра планки на борном станке    б мм\ вал двигателя должен
проворачиваться  вручную  без
затруднений. Ограничительное кольцо отводится и устанавливается на расстояние, равное глубине долбления. Боковая ограничительная 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, проверяется надежность его крепления.
После установки и регулировки рабочего механизма электроинструмента необходимо проверить наличие и исправность смазки; наполнить масляный бачок поперечной пилы маслом; проверить исправность маслопровода, повернув ручку выключателя в положение "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
ненйе тавотниц и подается с'мазка в коренные подшипники оси режущей головки. У электросверлилки подают смазку в передаточный 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 следует смазать направляющие ролики и упорную пяту режущей ленты.
Если электроинструмент будет работать как стационарный аппарат, то необходимо устроить верстаки и установить на них электроинструменты. 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 распределительной коробки.
Подготовка к работе заканчивается пуском электроинструмента вхолостую на 1-2 мин. для поверки исправности прибора, режущего инструмента, смазки и правильности направления движения рабочей части. Если двигатель инструмента исправный, он будет работать плавно, без характерного гудения. В случае, если электродвигатель будет вращаться в противоположном направлении, необходимо отключить штепсельную муфту и, повернув ее (если она плоская), включить снова. У других электроинструментов можно воспользоваться для перемены вращения специальными переключателями.
Необходимо следить, чтобы рабочий аппарат (цепь, сверло, нож и пр.) был остро отточен. Работа при тупой режущей части запрещается?
134. Обслуживание электроинструментов
При обслуживании электроинструментов необходимо соблюдать некоторые общие меры по технике безопасности: а) включать электродвигатель, лишь убедившись в исправности режущей части всех электроинструментов, и обязательно при закрытом предохранительном колпаке для круглой пилы; б) заземлять корпус электроинструмента, 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 электродвигателе или передаточном механизме; л) обращать особое внимание на смазку машин.
Поперечной пилой можно производить распиловку поперечную и под углом. При распиловке пилу устанавливают на распиливаемый 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 разметить, 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 нужную скорость подачи пилы. Сильный нажим, увеличивая скорость подачи, снижает число оборотов двигателя вплоть до его остановки; при этом обмотка статора двигателя от перегрузки сильно греется. При случайных заеданиях, вплоть до остановки двигателя, необходимо выключить двигатель и немедленно вынуть пилу из пропила.
При работе с круглой пилой надо соблюдать следующие указания. 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 пиление. 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 следует 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 нагрузки до 2 мин. она может достигать двухкратной от номинальной. Общим же условием в отношении нагрузки является нагрев корпуса двигателя не более чем до 70° С - максимально возможной температуры ощущения для руки.
Необходимо следить, чтобы вентиляционные отверстия двигателя не засорялись опилками во время работы, так как при засорении их интенсивность нагрева двигателя повышается.
При работе с ленточной пилой необходимо не допускать слабого натяжения ленты во избежание соскакивания ее со шкивов. Долбежник надлежит ставить точно по разметке врубки со стороны 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 передвигают 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 м............  1 "
Обрезков круглого леса 0,12 X 1"5 м.......  4 "
Гвоздей 3"..................'. .  0,25 кг
Размеры даны ориентировочные и могут быть заменены подходящими.
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 возможности регулировки выпуска фреза ограничительное кольцо переставляется на другую сторону направляющих стоек (по отношению приливов корпуса двигателя). Величина выпуска должна быть не более 50 мм. Вдоль направления движения долбежной цепи параллельно ширине фрезерной планки к столу верстака прибивается деревянная направляющая рейка, обеспечивающая выбирание шпунта 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: 1) организация при работе одного инструмента и 2) организация при комплексном использовании нескольких инструментов.
4г
37
U
5
140
25
"- 37 -
~25-
i-jUsJ
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 номенклатурой изготовляемых предметов.
28*
435
	Т			i "1 \
	в			
			в	
				
200мм
I----^Qau---^
Рис. 438. Шаблон для разметки шипа в торце бревна:
А - диаметральные пинии; Б - выемка по заданным размерам шипа на 1 мм больше шипа; В - доска или фанера
Рис. 439. Шаблон для разметки шипов
100 мм
	_-----	"1  "	
		Q	
		<=э	
		--{--7ДО--1	
•э		!	
^э •о			}
			о
			S;
L			..1
т
Рис. 440. Шаблон для поверки шипа
Рис. 441. Шаблон для разметки шипов
бОлим
L
30мм
40мм Рис. 442. Шаблон для поверки гнезд
Рис. 445.Шаблон для разметки шипа при изготовлении дверной коробки
Производство работ при валке леса электропилами (рис. 398) организуется следующим образом. Впереди идет командир отделения, он намечает подлежащие вырубке деревья, определяет сторону
Рис. 444. Распиловка досок поперечной пилой
падения, дает указания следующему за ним подрубщику и обеспечивает бесперебойную работу пильщиков. Пильщикам помогает работать расклинщик и, если требуется, толкалыцики, которые во время пилки напирают на дерево баграми, заставляя его падать в сторону, намеченную' подрубщиком.
Y !, При раскряжовке сваленных деревьев, помимо пильщиков, должен быть важилыцик, помогающий им и наблюдающий, чтобы не было зажимов пильной части. Обрубщики сучьев подготовляют рабочее место пильщикам.
При распиловке досок целесообразно укладывать их одну на другую в специаль-
Рис. 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
; : $	3 3	Заготовка стоек (Поперечная пила)	\	' ' =" Подача бревен и брусьев _	с лесозавода	1* 1 ) Г	котовиа шипов и гнезд			\ \				Подача обрезных досок		о		
				Заготовка насадон и лежней (Долбежнин) |			ЕЛентачная •> пила	--	§ -1 "SS	fr	Ogl HI -3 Э^> QQ  ^]		§ "si s^pl r\ U5'C) 1^1	\ L 1	Раскряжовна досок на коротыши 2 поперечные пилы			
				^AJ	' .		Т		tp;	ттр чанцш	-it		_L_		41 '			
						г "о~о~\			CI		ч			|7 1				
		Заготовка раскосов	-	Сборка опорных рам О			1Г Сборка дверных рам			\ i 1 1	- J Сборка дверных полотен г 7 круглая пила ~2 рубанок				Заготовка шпонок , (Круглая пила), - Э .- а _ .	Зор Зое ол9 да"-очная пила	зна 1 К в 'рева 1 ленточная пила	
		t Склады					0	f т	0 в		и	) п	/7 0		___п у к ц о		\ и	
		Опорные рамы					Дверные рамы				Дверные полотна				Голландские рамы			
	-- - Л у т и  в ы воза  ТГр						- ------- 40 ж ---------- fKu.ua ТГа  постройки										"-.	
Рис. 446. Схема строительного двора
указанными на рис. 43S и 440. При разметке для нарезки деревянных изделий можно применить шаблон, указанный на рис, 439.
Быстро выполнить заданное можно лишь на основе гибкой и безотказной организации работ; отсюда вопросу заготовок несвоевременной подачи материалов на место работ необходимо уделять первостепенное внимание. Самозаготовка на месте работы неизбежно приводит к демаскировке района; она возможна в большинстве случаев только ручным способом и отнимает много времени и сил. Несравненно проще и выгоднее в тылу соединения средствами механизации проводить планомерную заготовку всех необходимых деталей по определенным стандартам и подавать их на место работ в готовом виде.
Для заготовки стандартных деталей устраиваются строительные
дворы (рис. 446), расположенные удобно  в техническом и тактическом отношении: 1) вблизи сырья и полуфабрикатов; 2) укрыто
438
Рис. 447.
Установка долбежника на верстаке
от наблюдения с воздуха. В этом случае к месту постройки оборонительных 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 электроинструмента, причем часть его - ленточная пила (рис. 448), круглая пила и долбежник (рис. 447) - устанавливается на верстаках, разборных или сделанных на месте, и часть (поперечные пилы, долбежник, сверлилки и пр.)-на подмостях. Можно указать,что при изготовлении, например: ^бревенчатых опорных рам могут работать поперечная пила - на раскряжовке бревен и зарезке шипов в стойках, долбежник-на долблении гнезд в лежнях и насадках, ленточная пила - для зарезки шипов; 2) брусчатых опорных рам - круглая пила для зарезки
Рис. 448. Установка ленточной пилы на верстаке
35с	м	, р <з<з ..		,  233JM		. _____ 0 93,,  ,		35сж
	1		1		1		1	
	гЦ		А		и		^7	
								
	а		а		а		а	\
30см
ЗсмЛ -;. -\^бсм
J~tT 6см
4см
6см
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 изготовления,
439
шипов и долбежник для гнезд; 5) дверных полотен - долбежник на выборке шпунта и гребня в досках, круглая пила для изготовления 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 изготовления 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 смазаны. Смена тавота производится через 50-100 час. работы. Периодическое 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. Электроинструмент укладывают в свой специальный укладочный ящик, который для перевозки размещается на транспортной единице подвижной станции. Устройство ящика таково, что при любом положении ящика инструмент остается в неподвижном состоянии, что предохраняет его от повреждений во время перевозки. В укладочном ящике находятся также запасные части, принадлежности, рабочие 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 производства военно-инженерных работ, производится в двух вариантах: 1) рабочие машины доставляются к месту работы без электропривода 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) рационально рассчитывается электродвигатель, что ведет к повышению к. п. д. и увеличению cos ср; в) повышается надежность работы механизма вследствие уничтожения передач; г) упрощаются обслуживание 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 полевых установках предопределяют одиночный привод, так как естественно, что групповой привод не дает возможности свободного размещения и передвижения рабочих машин, не говоря уже о других недостатках группового привода. Электрическая характеристика электродвигателей определяется системой электроснабжения, предопределяющей 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 нормального);
в)  регулировочные свойства, т. е. возможность плавного изменения числа оборотов;
г)  коэфициент полезного действия;
д) характер нагрузки (продолжительная, равномерная, прерывистая, 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. Электродвигатель, 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 употреблять специальные конструкции.
Применение подвижных электродвигателей вызвано двумя обстоятельствами: 1) различные машины работают в разное время и 2) для приведения в действие многих машин требуется 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 оборотов 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 разделяются 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. Монтаж электродвигателя на тележке выполняется таким образом, чтобы он был легко доступен для осмотра, разборки или демонтажа. Соединение электродвигателя с приводимой машиной чаще всего в подвижном выполнении производится при помощи ременной 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 скоростью. Для удобства работы выполняются электродвигатели с несколькими шкивами.
Соединение электродвигателя средней мощности (10-40 л. с.) с рабочей машиной может быть произведено при помощи карданного вала, причем для преобразования числа оборотов электродвигателя в необходимое для вала рабочей машины перед карданным
442
валом устанавливается коробка передач (рис. 450). Короткозам-кнутый электродвигатель (/) 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 (3) 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 передач 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 соединительным 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 распределительного щита, смонтированного в закрытом ящике с дверками, открывающимися на время работы электродвигателя. Присоединение к сети производится при помощи двух концов шлангового кабеля длиной по 50 м, сечением ЗХ-6 мм2', смотка кабеля и перевозка его производится на двух катушках, установленных в передней части рамы тележки. Габаритные размеры установки - 2,6Х-"-8Х X 1,22 м. Применение карданного вала упрощает сборку установки, 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 электродвигателя на короткие расстояния по проселочным или грунтовым дорогам допускается буксировкой за автомашиной или трактором; во всех остальных случаях установка перевозится в кузове полуторатонной автомашины или тракторной прицепки.
Широкое применение имеют электрифицированные механизмы со встроенными электродвигателями. На рис. 451 изображена копровая электролебедка, предназначенная для механизации свайных работ при постройках деревянных мостов под средние и тяжелые грузы, плотин и свайных оснований под сооружения. Электролебедка может быть установлена на любой копер современной конструкции с падающей бабой. При трехфазном токе употребляется электродвигатель с короткозамкнутым ротором закрытого типа с обдуваемым корпусом, мощностью 3 кет, при числе оборотов 1425 в минуту. Подъемная сила лебедки - 600 кг, вес лебедки - 420 кг.
Копровая электролебедка предназначается для выполнения следующих операций: 1) при забивке свай; 2) при установках и выверках 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 на нижней раме; 5) как мера техники безопасности - мгно-
венное торможение бабы при ее падении; 6) при сборках и разборках копра - подъем стрелы, укосины и опускание их.
Устройство копровой электролебедки, показанное на рис. 451, сводится в основном к следующему. Электродвигатель постоянного тока (7), или чаще всего трехфазного тока, соединен при помощи раздвижной муфты (4) с редуктором (6) и далее через глухую муфту (14) с намоточным 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 барабан, наматывающий трос, который подвязан к серьге бабы и проходит через неподвижный блок в голове стрелы копра. При выключении барабана баба падает, увлекая за собой трос, который, разматываясь, вращает барабан вхолостую в обратную сторону. Для торможения и медленного опускания бабы служит ленточный тормоз, а для продолжительного удержания ее на весу-храповик.
Для пуска в ход электродвигателя имеется переключатель обмоток (5) с "звезды" на "треугольник" (рис. 451а)и рубильник (2). Для присоединения электродвигателя к сети установлена штепсельная муфта (/). Для преобразования числа оборотов электродвигателя до 38,5 об/мин, на барабане установлен редуктор (6) (рис. 451), состоящий из двух пар стальных шестерен (7 и 8). При номинальном
444
/; is
Рис. 450. Подвижный электродвигатель для привода круглопильного станка:
*-электродвигатель; *_ эластичная муфта; 3- коробка передач; 4 7 "JW"=rf*""' ^~^l^^^!l ue^l^o" l^m 7 - соединительный валик; 8 - крестовина соединительного валика; 9 -продольная балка рам*. (tm)(tm)(tm)^? кард*-?Ого вола и инстру-"- задняя ось тележки; 12- переднее колесо тележки; 13 - 8аД=ввкопесо ^пежки и тяга i| ящ д 1ГНОД1шшнив кабельной ментов; ^-опорный брус; 17- опорная балка под кабельными катушками'• "-.^|а i isк& под ящик; 1б - опорная балка под коробку катушки; П - ручка; 22 - опорная балка под электродвигатель; S3 - болт 24 - <опорная оаяка под нщ ,
передач; 26 - консоль под опорные брусья; 27- болт, S8 - каоель
числе оборотов электродвигателя скорость подъема бабы - 0,5 м\сек. Коробка (10) редуктора заполняется маслом через контрольное отверстие (//), снабженное крышкой. Подшипники валов редуктора - шариковые; смазка их производится через отверстия (12); у одного из них помещается указатель (13) уровня масла в коробке. Намоточный барабан (18) диаметром 255 мм имеет длину 200 мм, с 12 ручьями, в которые укладывается трос диаметром 11 мм. Для устранения выскакивания троса устроены три концентрически расположенных нажимных деревянных ролика (19). Конец троса закрепляется с внутренней стороны барабана, проходя через отверстие в нем. Управление барабаном производится при помощи рычага (22). Торможение барабана ленточным тормозом производится нажатием ногой на педаль.
При обслуживании лебедки необходимо соблюдать нижеследующие правила, рекомендуемые инструкцией. Перед началом работы электролебедки, после установки ее на копре, тщательно осматривают все детали. Особое внимание должно быть обращено на определение исправности муфты сцепления и тормозов. По указателю уровня масла определяют наличие масла в редукторе;  _____
при  неполном  ^=-: уровне добавляют масла. Добавляют тавот в штауферные масленки и подшипники в момент начала работы лебедки. Если по внешнему осмотру установлено исправное состояние лебедки, присоединяют электродвигатель к сети и лебедку  опробывают.
*
446
' А ;Н ( W '
Ф &  м СЗ fj СО
agg&gS
| Sg")| | 1 со О 3 ^
I- ев В ев о со
•-"§?* •-ITS 5 Ц
К со | ""н >а>ч I w CD К ос А _ ф ..>ч О о ф ft Я ..О И . И <~ | И •
I я и I о I
со И И сч Н ^ .§,§"83
Я к н л \ •"-
ft
?§s\i8§
:sal|t 1-*ю§1
5- 1 ю ь а м rt 1 О ев 9 Н
istgoS р"8-'ftwS
О -S-lg?
ьй н н ..в" 5 : о >в<о о а" В
? &&§.."g
К Н Я Н IS | ^ Q, И В О Н ' Н S ° и И",ы
ьй мш"? он ч Й§§§о*н
-la§&-f"
s "o|°go*
s ?.&&§"*§ S lei^s0^
^ '-и К "5 >> M Л Я
"рГ1Г.я8зв
5Я м Y-, м и s4 2 | о "" s о " 2 I
к
О ^-ESft U RftgM
lk*.g||S5," ^ gu§l,,85
О  О 2 "" и  л CQ  "?"|5!§..H
Н t>i о, ч  Н S
* й  *""*?? о  | cs fts"S?
Р- ",Й§"2км
и м о о н а и
^ 2й'|1я -• S7-2s!
Ssg|Tg.
o..tt8f ^^5g
Ss3s5?
ro 3 С " I cs 3 ?:- g >,
I^^S0"
R К " о 2 н
7'Saas
I ^2"" \^
"..50 i "
?l"i^ sft i я * p.
8
*5Sg^"
ь Ф И о къ Я Э i" I g [
51§3?§
&°°я  ' -
К я L -н ч
S " " 5 °* о
и Н И"Э --И ш о,Р5 ев и Я I в О р, И И 1 н fto3 es О тч О >,V3 (О ft
Для этого поступают следующим образом:.
1.  Включают рубильник и пускают в ход электродвигатель, переводя рукоятку переключателя с положения "покой" (0)  на  положение "пуск" (Л) и затем на положение "работа" (А). Пуск производят при нейтральном положении рычага барабана, т. е. при свободном  (выключенном) положении барабана. В этом положении лебедка работает вхолостую; при этом не должно наблюдаться рывков и неравномерного  шума, барабан не должен приходить во вращение, вал лебедки должен  вращаться в направлении вращения часовой стрелки (со стороны электродвигателя).
2.  Нажатием на рычаг вперед (от себя) включают  барабан. Он должен приходить во вращение от легкого нажима на рычаг. При включении барабана педаль ленточного тормоза должна быть выключена (поднята вверх). При вращении барабана лебедка должна иметь такой же равномерный ход и нормальный шум, как и при  холостом ходе.
3.  Включают барабан, для чего рычаг притягивают к себе и ставят его в нейтраль-
447
От сети 220 в
. !!!
i i i
ж
Н'
JL
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, т. е. снижает ли он число оборотов. От торможения барабана при включенном его положении двигатель должен снижать число оборотов. Ленточный тормоз должен действовать от легкого нажима на педаль. Опробывание тормоза таким образом 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 (далее нейтрального положения); барабан должен
моментально остановиться , от торможения  колодочным тормозом.
б. Для опробывания собачки храповика подымают ее к храповому колесу и затем отпускают; при отпускании собачки храповика она должна падать в исходное положение.
Регулировка лебедки, необходимость которой определяется при опробы-вании перед началом работы, состоит:
1) в устранении чрезмерно быстрого или чрезмерно медленного включения или выключения барабана при нажатии  на рычаг вперед или притяги-управления вании его к себе; регулировку осуществляют помощью винта, имеющегося на рычажке муфты сцепления, которым изменяют степень затяжки пружины при включении рычага; при завинчивании винта затяжка пружины сцепления усиливается;
2) в налаживании торможения и растормаживания барабана; регулировку ленточного тормоза осуществляют с помощью натяжного винта на ленте тормоза, которым изменяют степень стягивания тормозного шкива тормозной лентой; при завинчивании винта тормозной шкив стягивается сильнее и, наоборот, при отвинчивании винта лента ослабляется; регулировку колодочного тормоза осуществляют е псшощью упорного болта рычага барабана;
448
Положение переключателя
Рабата
Рис. 451а.  Электрическая  схема электролебедкой:
1 -штепсельная муфта; S - рубильник; 3 - предохранитель;  4 - электродвигатель;  б -переключатель Д/д
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 опускание бабы повторяют несколько раз, постепенно увеличивая высоту подъема;
3) во время заторможенного  состояния барабана (ленточным тормозом) собачку храповика ставят между двумя зубцами храпового колеса; мгновенно включают барабан, нажимают на  педаль ленточного тормоза и выключают барабан; при этом собачка храповика должна выпасть и занять исходное положение. t.
Результаты испытания могут считаться удовлетворительными в том случае, когда достигаются безотказное и нормальное включение и выключение барабана, ровный ход, быстрое затормаживание и плавное растормаживание его, когда собачка*2 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 заземления 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 необходимости 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 использованы при различных работах: подтаскивание бревен (рис. 471) при лесозаготовках, подтягивание тачек при минных работах и т. д.        .    ^ -г _ _.,...
29 Электротехнические  средства   449
Из других конструкций электрифицированных аппаратов необходимо отметить применение э л ектри ч еск их 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) приварка отломленных частей различных механизмов, наложение заплат 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.
Рас. 452. Электрический таль-тельфер в работе
Дуговая сварка имеет следующие преимущества перед газовой: а) экономичность; б) быстрота работы и экономия времени; в) исключительная прочность шва; г) безопасность работы (невозможен взрыв - нет газов); д) независимость установки (не надо кислорода).
Газовая сварка дает хорошие результаты по сварке мелких частей, которые иногда трудно сварить вольтовой дугой: цветных металлов, и деталей, работающих на скручивание, а также при резке металлов. Преимущества электросварки наиболее важны для военных условий, и поэтому она должна найти большое распространение.
Особенно удобны для работы в поле подвижные сварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания.
Изготовляются следующие типы подвижных сварочных агрегатов: а) переносный агрегат для передвижения любыми транспорт-
450
Ными средствами, монтированный на раме с крышей; б) подвижной агрегат с генератором, прикрепленным в шасси грузового автомобиля, с приводом от двигателя автомобиля; в) подвижной агрегат в соединении с трактором.
138. Освещение военно-инженерных работ
Активность неприятельского воздушного флота затрудняет производство многих военно-инженерных работ в дневное время, вынуждая, 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 продолжительности работ в связи с их механизацией делают возможным, 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) дорожных работ; д) лесозаготовительных работ; е) переправ; ж) прокладки 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 работ, когда механизмы находятся в движении и свет должен следовать за ними или должна быть освещена очень большая поверхность.
Осветительные установки для военно-инженерных работ должны удовлетворять:
1) общетехническим требованиям к любому освещению: а) освещение 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 удовлетворять правилам безопасности, предписываемым охраной труда;
2)  специальным тактическим требованиям, из которых важнейшими являются: а) возможно большая светомаскировка, т. е. минимальная видимость с воздуха, для того чтобы не демаскировать производящихся  инженерных  работ; б) быстрота развертывания и свертывания установки; в) быстрота готовности к действию, минимальные вес и габаритные размеры; г) отсутствие порчи материалов при повторном снятии и установке.
29*        451
Для создания достаточно сильного освещения в месте производства работ освещенность, согласно "Временным правилам искусственного освещения открытых пространств", на уровне земли (в незатененных местах) должна быть не ниже значений, указанных в таблице XLIX.
Таблица XLIX Расписание наименьших значений освещенности
	Наименьша ность в	я освещен-люксах
Характеристика всввгцавмизс мест	на горизонтальной плоскости	на вертикальной ПЛОСКОСТИ
Открытые пространства, на которых имеется движение людей, и механизмов и производятся работы,  не требующие различения мелких предметов: Строительные и ремонтные работы, открытые -гранс^		15
Земляные работы, каменоломни, складские дворы с погрузкой  материалов,  пассажирские пристани, фабричные и  заводские  дворы, где  не исключена  возможность передвижения и пребывания людей, дежурное освещение открытых подстанций	0	5
Железнодорожные парки, маневровые пути, фабричные, заводские и складские большие территории	0,2	0,5
Охранное освещение складов и различных терри-		1,5
		
Для уменьшения блесткости источников света следует по возможности удалять их из поля зрения работающего путем увеличения высоты их установки; вредную блесткость больших источников света следует устранять путем применения рассеива-телей.
С точки зрения светомаскировки необходимо учитывать следующие соображения:
1)  рациональнее применять менее мощные источники света, освещающие лишь место производства работ, имея в виду, что обнаружение происходит  благодаря наличию яркостей, превышающих в достаточной для различения мере  яркость окружающего пространства;
2)  иметь возможность централизованного выключения всех источников света в случае налетов неприятельских самолетов;
3) применять средства маскировочной техники: а) сокрытие источников света и освещенных площадей под соответствующими мас-
452
ками (здесь необходимо упомянуть, что наибольшее неблагоприятное значение имеет яркость источника света, например голой лампы); б) постройка ложных световых ориентиров; в) возможное применение 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, оставляет узкую полосу, которая служит указанием направления прохода.
Выполнение остальных тактических условий требует применения осветительных средств, достаточно легких и компактных, позволяющих безболезненно производить переброску с одного места на другое и установку для работы, что достигается использованием специальной аппаратуры или общегражданских арматур путем устройства дополнительных приспособлений.
Современные осветительные средства позволяют указать на две системы освещения работы: а) при помощи прожекторов и б) используя разного рода арматуру, предназначенную для наружного освещения.
Раньше прожектора применялись почти исключительно для военных целей, но теперь они применяются для освещения так называемым заливающим светом ночных работ: постройка мостов, переправ, земляные работы и пр. Это достигается при помощи установки вместо предохранительного стекла так называемого рассей-в а т е л я, состоящего из нескольких плосковыпуклых линз, сделанных 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 другие конструкции рассеивателя: круговые рассеивающие линзы, стекла с шероховатой, неровной поверхностью и т. д.
Кроме того, изготовляют специальные конструкции прожекторов, предназначенных для освещения заливающим светом. Эти прожектора отличаются небольшими размерами (диаметр отражателя 24-45 см вместо 60-200 см у военных прожекторов), соответственно более легкой и компактной конструкцией, применением в качестве источника света исключительно ламп накаливания (военные 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 применяются для освещения больших пространств (аэродромов, спортивных площадок и пр.), для освещения фасадов и фронтонов зданий, 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. Основные световые и технические данные этих прожекторов указаны в таблице L.
Таблица L Световые и технические данные прожекторов
	ci	а		ф . я	"S	Угол рас-				
	Я	а		м °	К Р"	сеивания		.	к	
	Я ей	Я	к	и?а	0 и S			н	о	
Тип прожектора	Диаметр отр! топя в см	Мощность па в вт	Напряжение	Максимальна сила света л; прожектора : чах	Световой пот пределах угл сеивания в л.	в горизонтальной плоскости	в вертикально и плоскости	Полный к. п. прожектора	Коэфициент j пенкя	^ а о в К
ПЗ-35	35	500	110-127	70 000	3 200	28°	17°	52<>/о	100	13
			220	40 000	2 200	30°	20°		65	
ПЗ-45	45	1 000	110-127	260 000	7 000	28°	17°	60"/о	130	33
			220	130 000	5 000	25°	20°		96	
Кривая светораспределения прожектора типа ПЗ-35 приведена на рис. 454. Конструкция обоих типов прожекторов одинакова, разница лишь в размерах. Главные части прожектора заливающего света
Вид по страте А
Рис. 453. Прожектор заливающего света:
1 - стойка корпуса прожектора; 2-корпус; 3, 6 - вентиляция; 4 - патрон "Голиаф"; S - лампа накаливания; 7 - защитное стекло; 8 - отражатель; 9 - козырек; 10 - фокусирующее приспособление; 11-стопорный винт; 12 - крепление стойки; 13 - кабель патрона; 14, 16 - крепление корпуса на стойке
454
(рис. 453): лампа накаливания (5), отражатель (8) и корпус (2), скрепляющий отдельные детали между собой и предохраняющий внутренние части прожектора от влияния атмосферных условий. Лампы употребляются стандартные, мощностью согласно данным таблицы L; цоколь ламп - Эдиссон-"Голиаф" (4). Отражатель - латунный, хромированный. Корпус прожекторов сделан из листового железа. Для охлаждения внутренних частей в корпусе сделаны вентиляционные 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. Прожектора снабжаются фокуси- -. рующим приспособлением для | правильной установки лампы. | 8 Корпус прожектора укре- 11 <| плен на стойке (/) помощью 11 §-цапф (16)', стойка в свою оче- ^й ^ редь закреплена на железной трубе (12), имеющей зажимный
75. /0J
24 20 16 12 8 4  04  8 К 16 ZO Z*
-ос --------•~+<х
---- Углы в градусах
III
|1 " стопорный винт (//). При помо- 11 |
щи этой опорной трубы про- ||| жектор может быть установлен ° ё с на разборной мачте (рис. 455). ^ § Слепящее действие прожекторов " уничтожается установкой их на высоких мачтах; обычно  для прожекторов, предназначенных для освещения заливающим светом, употребляются деревянные или металлические мачты высотой 25-28  м.  Расстояние
между мачтами определяется Рис. 454. Кривая светораспределения про-по условиям расчета освещения.  жектора диаметром 35 см
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 металлическим кольям, вбиваемым в землю в углах равностороннего треугольника. Прожектор снабжается шланговым кабелем 2 X X 1,5мм2, длиной 8-IQ м, имеющим на конце розетку для приключения к коробке питательной сети подвижных электрических станций.
455
В случае отсутствия специальных разборных мачт могут устраиваться временные деревянные опоры. Временные небольшие мачты устраиваются следующим образом: берется деревянный столб, и по длине его через 0,5-0,8 м врезаются поперечные перекладины, 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.
•?fr- ""'• •'-
' * •/• I  •  ' /V' -'••• V^W^VU'U-  - • v\. . - i
Vf-oFv/:o^:-ii;v^. ,,M'V'' ••'-';VV
-ЛЧЬ'ЬШ'/Л^^1' •/ •} '"/"Л1... V^iV-w
- и^)^Ш^(^^Вч^';сШШМ'..
Рис. 455. Установка прожектора на разборной мачте:
1 - прожектор; 2 - мачта; 3 - оттяжная веревка; 4-оттяжной кол
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 демаскирующие 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, экономичность эксплоатации, меньшие установочные расходы и хорошее
456
соотношение между освещенностью вертикальных и горизонтальных поверхностей, благоприятное для целого ряда инженерных работ. Иногда, как указывалось выше, возможно применение и военных прожекторов для освещения инженерных работ. В частности, переносная прожекторная станция рекомендуется в отдельных случаях для этих целей, для чего в комплект прожекторной станции
(У
ПОЛОЖЕНИЕ I
: Лом  \
> инструмент Нуаалда]
Рис. 456. Прожекторная мачта (разборная): I - до сборки; II - после сборки
включен рассеиватель, состоящий из 12 вертикальных нолосовых линз. Полосовые линзы вставлены на замазке в раму рассеивателя, которая надевается (для получения широкой освещенной полосы) на кожух прожектора вместо предохранительного стекла.
1тгж.^":^^таЧ""ч?йлг^(""г^?ЙйМ-№'
Рис, 457- Освещение инженерных работ при помощи прожекторов заливающего
света
457
Недостатки, указанные для прожекторов заливающего света, присущи и переносной прожекторной станции. В некоторых частных случаях, например при освещении ночных дорожных работ, возможно применение установок, подобных подвижным посадочным станциям, т. е. с укрепленными на том или ином экипаже освети-
й*
Рис. 458. Переносный осветительный прибор с фонарем преимущественно прямого света:
1 - фонарь; 2 - мачта; 3-шланговый кабель; 4 - концевая  муфта для включения  в  сеть
тельными арматурами и источником энергии. При движении дорожных 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, помимо улучшения светотехнических характеристик и маскирующих свойств, меняется и характер освещения, делаясь более близким к обычному верхнему освещению, при котором горизонтальная освещенность преобладает над вертикальной.
В комплект подвижных станций включены переносные осветительные 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 преимущественно 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 осветительный прибор с арматурой "Глубоко-излучатель":
1 - глубокоизлучатепь; 2 - мачта; 3 - лампа; 4 -муфта; 5 - тренога
Рис. 460. Переносная арматура местного освещения:
i -• 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 присоединения фонаря, а нижний - для соединения с осветительной сетью подвижной электрической станции.
Более рационален в светотехническом и маскировочном отношении осветительный прибор, изображенный на рис. 459, где на раздвижной треноге установлена стандартная арматура "Глубокоизлу-чатель". На пустотелой штанге треноги укреплена распределительная муфта для подключения к сети. Высота светового центра прибора- з м\ применяется арматура с патроном Эдиссон-нормальный для лампы мощностью до 300 вт. Головка имеет вентиляционное
459
отверстие для уменьшения нагрева внутренних деталей; отражающая поверхность покрыта эмалью белого цвета. Мачта для данного осветительного прибора может быть выполнена и не в виде треноги, а просто штанги, втыкаемой в землю.
Переносная арматура  местного  освещения (рис. 460) представляет собой железный конус с внутренней отражающей поверхностью,  покрытой белой эмалью. Арматура снабжена патроном 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 под различными углами - от 0° до 60°. Мощность 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 арматуры- б мин. Арматура снабжена гибким кабелем с концевым штепселем для включения в сеть.
^''Ч^Н^г-^а
-П- r*-Th '" г^г-^--
Рис. 461. Арматура типа "Универсаль>
0-5
Станок
^Х
^ ЗсГЪ
Рис. 462. Освещение лесозавода арматурой "Универсалы
Трос С-л^г--'
<^Ь    , ^ " О
Рис. 463. Освещение места постройки моста арматурой "Универс
:алы>
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
^Провод Арматура
Рис. 464. Подвеска арматуры "Универсаль"
Трое
фона-
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 достаточной длины и прочности.
Светильник типа "Альфа", применяемый преимущественно для создания местного освещения, может укрепляться на высоте 1 -1,5 м над освещаемым местом.
Некоторые работы, производящиеся механизмами- экскаваторами и дорожными машинами, - могут освещаться при помощи фар и приборов местного освещения, питаемых от имеющихся на тракторах генераторов, которые могут получить привод от первичного двигателя, обслуживающего работу основного механизма.
При аварии с рабочим освещением для предохранения от несчастных случаев и для возможного продолжения работ хотя бы и в худших условиях необходимо предусматривать приборы освещения безопасности. Для аварийного освещения можно рекомендовать применение переносных аккумуляторных фонарей. Подробные данные об электрических переносных рях разных типов даны в главе IV. Для данных условий работы больше всего подойдет 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; в тылу при отсутствии полетов неприятельского воздушного флота можно употреблять прожектора; при вероятности наблюдения рекомендуется использовать рациональные арматуры "Глубокоизлучатель", "Универсаль" и "Альфа". Количество необходимых осветительных приборов определяется расчетом. Общеизвестные способы расчета освещения мест производства 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 (п) прожекторов заливающего света для освещения площади (S) при заданной наименьшей освещенности (е) на горизонтальной плоскости можно определить по номограммам рис. 466 и 467. Для рационального размещения прожекторов после определения общего количества их необходимо знать
461
W
Рис. 465. Использование
деревьев для крепления
арматур
им* тппп																				
												А	/							
оппп												/								
											/									
яппп											/									
										/										/
) 3 7ППП									/	^								>	X	
									/								^	x		
~ кппп								/								/				
3							?	/							X					
? И  сплл						3	У						>	X						X
If					^	$	г					/	/					x	X	
0 ? дппп										/,	JX	/				x	X			
					/				'ii	f				x	x				-If	h**"
1ППП					f			е	/		1Ло\	Р*	X				"X-	<-"	"*p^	
				/			х	/	f	&		,	с. _ i	^-""	^	x*				
9ППП			/			/	/		X	g	K!	JJOJJ	S>							
		\	/		/		X	^	^	Xй1										
тпп		/		/	X	X	^	-**1												
	/	f /	>п		Х-*															
	^	&	***																	
r?
0  1Z345678QIO --*- Необходимое число прожекторов
Рис. 466. Номограмма для расчета по наименьшей освещенности для прожектора диаметром 35 см
8м2
оииии												f								
											/									
										/	f									
										/										/
кпппп									/										/	
									/									/		
*								/									/			
1							J	/							,/	/				
§							У							^/						x
с от ДПППП						"I	/						/					X"		
о						/					$	yX					X			
1					/					^ "л*	/				X					
1					/				ъ	JT		^	fcj					_r	^	
§ СО								/		"	$					Xх	X			
11ПППП							/		X	X		ft	"с*	r"						
1ГППП			/			/		/			(i ^	f^*								
ivnnn			f		/	s		-_<•	-"-	^										
ЯППП		/		/	X	^	^													
ЛППП	J	f /	s,	^																
2000	/-		X*																	
n
^0
о г 4 в в ю  го  зо
-*- Необходимое число прожекторов
Рис. 467. Номограмма для расчета по наименьшей освещенности для прожектора диаметром 45 см '
размеры малой оси 26 и большой оси 2а эллипса (рис. 468) в зависимости от угла  наклона (?)  для высоты установки в б  м\  эти
Рис. 468. Световой эллипс прожектора
размеры определяются  по номограмме  рис. 469. Определение величины мертвого пространства С производится по кривой рис. 470.
м								
50 "§								
8 If лг>								
Ц^ 4(J *?.								
s>§ -3  * 9П								
a: i§ ЗУ § ST								
5 § si								
<?<§ 20 Й	x							
IN			-*-.	h*	pL			
1								
^ft								
15  20  25 30  3S 9" Угол наклона протектора
Рис. 470. Кривая для определения величины мертвого  пространства в зависимости от угла ср при высоте прожектора в б м
15 20 25  30  35 Ц>* Угол наклона прожектора
Рис. 469. Кривые для определения величин большой и малой осей эллипса при высоте прожектора в 6 м, в зависимости от угла наклона ср:
I - для определения оси За прожектора диаметром &5 см; II - для определения оси 2а прожектора диаметром 35 см; III - для определения оси 2Ь обоих типов прожекторов
Чтобы получить хорошее освещение в смысле равномерности, отсутствия 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) электрифицированного инструмента, б) электрифицированных механизмов, в) аппаратов для электросварки, г) осветительных приборов и д) разнообразных 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 процессов, тем выше коэфициент увеличения производительности по сравнению с ручной работой. Везде, где приходится иметь дело с механической обработкой дерева и других материалов, использование соответствующих инструментов и механизмов дает хорошие результаты в отношении повышения скоростных показателей работы. При массовом изготовлении разных деталей - свайных насадок, прогонов, перильных стоек и поручней (для сборки моста или оконных и дверных рам, дверных полотен и др.) - для оборонительных сооружений электрифицированный инструмент требуется комплектами. Величина 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 работ. В условиях маневренной войны дерево найдет наибольшее применение, по сравнению с другими материалами, во всех элементах 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 течение нескольких суток требуется бревен, досок, накатника, жердей (приблизительно) на одни сутки - 450 т, на двое суток-1 150 т, на трое суток-3200 т и на пять суток - 7500 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) лесопиление; 5) заготовка стандартных деталей; 6) транспортировка материалов и готовых изделий.
Начальник лесозаготовительных работ получает наряд на заготовку 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 5 X 20 X 600 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 электропилами; выше были указаны преимущества электропил, и ими доль-зуются при всякой имеющейся к тому возможности.
464
'Трелевка может производиться гусеничным или колесным трактором, мотолебедками и электролебедками (рис. 471). При наличии достаточного количества энергии трелевка электролебедками на небольшие расстояния может иметь наибольший успех. Из лесных штабелей бревна перевозятся к лесопилке тракторами на специальных тележках. Для удобства проезда в лесу рекомендуется спиливать электропилами пни от сваленных деревьев под уровень земли. Иногда производится корчевка пней при помощи электрокорчевателей. Трелевка бревен производится вершинами в сторону движения. Для уменьшения трения о грунт и облегчения преодоления препятствий на бревна надеваются "пены".
Рис. 47L ^Трелевка леса электролебедкой
Разделка круглого леса на необходимый сортимент (досок, 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 подвижных 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 пределах до 35 см со скоростью резания 28 м\сек и скоростью подачи б-12 м\мин\ на станке можно распиливать бревна диаметром 50 см. и длиной до 7,5 м.
На полевом лесозаводе могут быть электрифицированы и другие работы: а) подача бревен с дороги на тележки станков по подвесным монорельсовым путям при помощи электроталь-тельферов грузоподъемностью 0,5 т (рис. 452), где требуется асинхронный
30 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 передвижения 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 точильного 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 поперечной пилой распиливаются сверху вниз.
На последней операции лесозаготовительных работ - транспортировке материалов - при современном уровне техники может электрифицироваться лишь освещение ночных работ. Электрическое 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 лесозаготовительных работ требуется ориентировочно 6 кет. Для освещения валки и раскряжевки леса рекомендуется применять переносные арматуры, 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 процессов:
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 автоприцепками 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, сверлилки) деревянных деталей рамы к копру. Для свайных работ могут быть использованы копровые электролебедки.
При сборке моста, кроме комплекта электрифицированного инструмента по дереву для подгонки деталей, могут применяться электрифицированные воздушно-канатные дороги для подачи материала
466
к мосту, электрические краны для перемещения грузов на мосту, электрические торцевые ключи для сбалчивания различных соединений и электротрамбовка для оборудования въездов. Электрифицируются 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, нагревательные аппараты, электрические нарезатели резьбы в болтах и гайках, электросверлилка по металлу, ножовочные пилы по металлу. Широко применяется электрическое освещение при ночных работах по сборке мостов, для чего требуется электрическая энергия~ 6 кет.
Кабель
Рас. 472. Механизация мостовых работ
При бетонных работах, кроме применения электрифицированного инструмента по дереву, металлу и камню, а также электрического 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 настоящей главе электротехнических средств.
Для получения наилучших показателей во время работ должно быть развернуто соцсоревнование. Конкретные пункты соцдоговора следующие: а) превышение норм; б) бесперебойная работа механизмов; в) бережное отношение к технике. Для отражения хода соцсоревнования 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 противопехотным препятствиям новое качество: не только затруднить движение пехоты и усилить систему огня, но и самим поражать и, следовательно, дополнять этот огонь. Электризация дает возможность создавать в определенных условиях новые виды препятствий;
Рис. 473. Схема электризации препятствий
например, немцы во время войны 1914-18 гг. создали малозаметные электризованные препятствия для лесных условий, очень легкие и быстро устанавливаемые.
Идея применения электричества в качестве активной поражающей силы возникла в последних годах прошлого столетия. Первое ее воплощение - всем известный "электрический стул", который теперь применяется в США. Первые попытки использовать электрическую энергию в целях поражения на войне, по имеющимся в военно-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, питавшие сеть длиной примерно до 50 км.
•••.: '••  \  " •'" .'• - . .-',  468
Принцип действия электризации (рис. 473) состоит в том, что препятствие, изолированное тем или иным образом от земли, соединяется с одним полюсом достаточно мощного источника электрической 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 прикоснувшимся к препятствию. При некоторых значениях напряжения наступает смерть человека или животного, прикоснувшегося к препятствию. Конструкции проволочных препятствий, построенных на использовании данного принципа, встречались самые разнообразные. Для изоляции от земли металлических проволок применялись различные материалы: изоляторы, кровельный толь, пропитанная бумага, 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 учитывать, 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 постановки опытов над живыми организмами и отсутствием необходимой аппаратуры, позволяющей достаточно точно наблюдать за явлениями, происходящими внутри организма при прохождении электрического тока. Можно предполагать на основании опытов над животными 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, прекращающего вследствие этого свою деятельность, или в результате такого же сокращения мышц дыхательного аппарата, ведущего к удушению. Кроме того, в некоторых случаях прохождение электрического тока сопровождается сильными ожогами тела и порой значительными разрушениями мышечной ткани. Постоянный же электрический ток, кроме того, при более или менее продолжительном действии вызывает болезненные изменения в тканях и крови, обусловливаемые явлением разложения электрическим током (электролиза), которые в особо тяжелых случаях также могут привести к смерти.
Физиологическое действие электрического тока зависит от следующих факторов: 1) природы тока - постоянный, переменный низкой частоты, переменный высокой частоты; 2) силы тока, проходящего через организм; 3) продолжительности прохождения тока; 4) пути прохождения тока в теле; 5) физиологических качеств человека, пораженного током;, 6) психического состояния пораженного; 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 вызывает 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, наконец, 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 переменный. Было установлено, что при переменном токе собака умирает 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 доставляет крайне неприятные раздражения, выдержать которые очень трудно. Все это вместе взятое и подтверждает, что при напряжениях, применяемых для поражения, переменный ток более опасен, чем постоянный, и надо предполагать, что наши возможные противники 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 зависимости от частоты; при больших частотах смертельный эффект понижается. Как известно, переменные токи с частотами порядка 400000-1000000 пер/сек, применяются для лечебных целей ("токи д'Арсонваля") вследствие получающихся при этом тепловых эффектов. В области низких частот наивыгоднейшая из них для поражения точно не определена. Можно ожидать применения для целей электризации переменных токов с общераспространенной промышленной частотой в 50-60 гц.
В настоящее время большинство авторов считает основной причиной поражения величину силы электрического тока, прошедшего через жизненные центры организма.
Возможные случаи поражения током менее 0,1 а могут объясняться продолжительностью действия тока, путями прохождения его и психологическими и психическими свойствами поражаемых организмов.
Смертельный исход зависит от длительности прохождения электрического тока, что доказано экспериментально. Это можно видеть на опыте собаки, которая в течение 2 сек.- переносит напряжения 4600 в и умирает, когда действие тока при напряжении 110 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 сокращению, процессы обмена веществ повышаются. Между тем дыхание животного в значительной степени затрудняется из-за парализованного 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,
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 функциональным 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 нервную систему смерть все же скорее происходит в результате паралича 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 передним и задним лапам так, чтобы сердце было на пути электрического тока. Электрический ток чрезвычайно опасен, если он проходит из одной руки в другую, от руки к ноге, от шеи к нижней части туловища или к ноге. Токи, проходящие через левую половину тела, более опасны, чем проходящие через правую. Значительное влияние на поражаемость оказывают физиологические и психические 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 отношении ядов.
Если трудно установить точно наибольшую силу тока, которую человек может перенести без вреда для себя, то еще труднее определить 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 широких пределах - от нескольких сот до нескольких миллионов ом. Основное сопротивление представляет кожа человека, сопротивление же внутренних частей тела сравнительно невелико. При напряжении 1000 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 потной рукой и ток пойдет через более тонкую кожу, то сопротивление может быть очень малым. Этим объясняется, что прикосно-
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 состояния 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 почве - около 7 000 ом, а при влажной почве после дождя - около 2500 ом. Для всех остальных почв, кроме песка и камня, сопротивление будет иметь такую же значимость. Для песков и каменистого грунта, особенно без травы, при сухой погоде сопротивление 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 мировую 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 безусловно выводит из строя. По данным германского опыта, в некоторых случаях такие же результаты наблюдались и при напряжении на препятствии в 200-300 в. Это объясняется тем, что преодолевавшие препятствие бойцы, как правило, находились в весьма возбужденном, 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 1 000-2 000 в, принимаемого за нормальное во всех армиях, применявших 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 напряжения мощность, потребляемая любым типом препятствий, будет возрастать в квадрате от величины напряжения. Кроме того, при увеличении напряжения вся установка становится дороже и сложнее. Таким образом, следует ожидать электризацию препятствий противником при напряжениях от 250 до 2000 в.
142. Конструкции электризованных препятствий
При постройке электризованных препятствий необходимо соблюдать, кроме общих требований, предъявляемых ко всяким заграждениям, еще ряд дополнительных специальных условий: 1) электризованные препятствия не должны отличаться по внешнему виду от
т
обычных неэлектризованных в целях маскировки; 2) препятствия должны быть, по возможности, малозаметными, трудно преодолеваемыми 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 металлических точек, соприкасающихся с землей (сети Фельдта, Бруно, переносные препятствия), и препятствия, построенные на деревянных кольях. Первый тип препятствий трудно электризовать из-за большой мощности утечки и демаскирования их дымом и паром, поднимающимися вдоль расположения этих препятствий до момента полной подсушки мест соприкосновения их с почвой. Электризация препятствий этого класса возможна лишь при искусственной изоляции опорных точек от земли.
В империалистическую войну 1914-1918гг. опорные колья устанавливались 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 изоляцией. Такие дополнительные приспособления для электризации значительно удлиняют сроки установки препятствий и ставят вообще под сомнение применение их в полевых условиях.
Препятствия, построенные на деревянных кольях, можно электризовать эффективно лишь при подсушенных пропитанных кольях и креплении нижних точек проволоки не ниже 10 см (обычно 20-30 см) от уровня земли. Нормальные препятствия, построенные на свежесрубленных кольях, электризовать трудно из-за большой утечки тока и возможного обугливания кольев. Последнее показывает наличие электризации, и теряется элемент неожиданности. В мировую войну наблюдались случаи, когда проволока с препятствиями подвешивалась на изоляторах или роликах. Мощность утечки при такой конструкции, разумеется, снижается, но препятствие резко демаскируется, так как прямым наблюдением обнаруживается его электризация.
Иногда свежесрубленные колья устанавливались в ящиках с изоляцией. Проволока при этом прибивалась непосредственно к колу, так как была изолирована вся система. Использовались разные эластичные изоляционные материалы (кровельный толь, пропитанная бумага, просмоленная парусина, береста и пр.) для изоляции проволоки от коры в месте подвеса. Такая конструкция также демаскирует препятствие, и, кроме того, при прибивании проволоки скобой нарушается изоляция. Лучшие результаты давало обматывание проволоки 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
площади сечения кольев, удельного сопротивления почвы и ряда других величин. Она может колебаться при напряжении 1000 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, получали на нем изолирующий слой в 2 мм и устанавливали колья в заранее изготовленные ямы с дополнительным укреплением. Гигроскопичность дерева пытались уничтожить провариванием кольев в минеральном масле или каменноугольной смоле, или, в крайнем случае, осмаливанием верхнего торца и нижнего заостренного конца, забиваемого в землю.
Сопротивление дерева - величина непостоянная; оно зависит от породы дерева, влажности его и атмосферных условий. Влажность дерева колеблется от 50 до 0,5%. Электрический ток идет главным образом по капиллярам, где находится влага в древесине, поэтому сопротивление одного и того же дерева различно в зависимости от того, как пропускать электрический ток - в тангенци-
,ппрр\.........^-д> . альном или радиальном на-
о w го зо со ад ю ?о во 90 юо ио°с правлении или вдоль волокон. Дерево, находясь
Рис. 474. Сопротивление древесины бука в за-  во влажном воздухе, заса-висимости от температуры   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 применять дерево, 130° С. Выше этой температуры наступает разложение дерева, которое переходит в уголь, являющийся, как известно, хорошим проводником.
Как указывалось выше, изолирующие свойства дерева можно улучшить, пропитав его негигроскопическими веществами, обладающими 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 давлением. 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.
5000000
4000000
s зоооооо
I
ZOOQOOO
1000000
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 проволоки укрепляют на расстоянии 25 см от земли и во всяком случае не ниже 10 см. Трава от соприкосновения с электризованными препятствиями может загореться, что демаскирует препятствия. В то же время уничтожение травы и растительности под электризованными проволоками оголяет местность и демаскирует препятствия; это может принести вред, иногда не окупаемый выгодой электризации проволочного заграждения.
Для электризованных препятствий может применяться как колючая, так и гладкая проволока; последняя хотя и ускоряет постройку препятствий, но понижает сопротивляемость их. Острия колючей проволоки, повышая сопротивление препятствия при электризации, могут прокалывать защитную одежду бойцов.
В лесных местностях немцы применяли электрическое препятствие 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 заметной проволоки. Такая система в лесу, совершенно незаметная даже с близкого расстояния, держалась под напряжением, потребляя при тщательной установке немного энергии. Хотя такие препятствия легко разрушаются падающими деревьями, сбитыми артиллерийским огнем, все же, благодаря своей простоте, дешевизне в постройке и эксплоатации, они иногда могут применяться с большим успехом.
Наконец, во время империалистической войны наблюдались случаи электризации рогаток в тех местах, где нельзя было построить препятствия на кольях. Эти препятствия легко разрушались, и резко увеличивалась утечка тока во время дождя при оседании концов крестовин в размокшей почве. Единственное преимущество этого рода заграждений - быстрота сооружения. Детали устройства те же, что и при электризации препятствий на кольях.
143. Питание электрической энергией электризованных
препятствий
Для питания электрической энергией электризованных препятствий используют как местные станции, так и подвижные установки. Мощность и конструкция станций для электризации препятствий и сечение питающих проводов зависят от утечки электрического тока исправного препятствия (проходы и разрушенные участки) и приключения заземлителей, возможных в условиях войны (танки, бойцы и пр.).
Мощность утечки исправных препятствий, помимо их конструкции, зависит от удельного сопротивления почвы. Электропроводность 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-
йсм
40-Ю4
30-Ю4
20-Ю4
70-70*
б 70*
2-Ю4
Ю  ZO  30  40  50 60 %
Рис. 475. Изменение удельного сопротивления земли  (красная глина) в зависимости от процентного содержания влаги
ная связь между частицами почвы пропадает. В связи с этим можно указать и на влияние температуры на проводимость грунта, что наглядно показано на рис. 476 для почвы при 18,6% влажности. Как видно  из кривой рис. 476, промерзание грунта значительно повышает его изолирующие свойства. При повышении температуры удельное сопротивление начинает возрастать вследствие испарения воды. Это  обстоятельство имеет большое значение  при длительной работе  заземлителей, когда нагруженные большой плотностью тока ближайшие к нему слои почвы высыхают и сопротивление растекания значительно возрастает.
Искусственная обработка земли солью заметно уменьшает ее удельное сопротивление. На рис. 477 показано изменение удельного сопротивления земли (гли-процентного содержания по-
30%. Сильное действие
нистая почва) в зависимости от
варенной соли  (NaCl)  при влажности
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 мировой 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 \ 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    . ..;.,..
-20  -15  -Ю  -5
Рис. 476. ЦИзменение  удельного  сопротивления
земли в зависимости от изменения температуры
при 18,6°/о влажности
Of"
3-Ю3
но3
Рис. 477. Изменение удельного сопротивления земли (глины) в зависимости от процентного содержания NaCl при влажности ЗОо/о (по весу)
угольной смоле на расстоянии 60-80 см от конца, при напряжении 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 мощности утечки в 3 кет на определенную протяженность препятствий в 125 м с дальнейшим пересчетом на любой участок.
О 4 Полночь
12 Полдень
24 часы Полночь
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 случае, а именно: от состояния изоляции проволочной сети, от атмосферных 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, предназначенного к электризации, является проводимость тока утечки. Сила тока утечки при напряжении U будет равна /= 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 электризацию проволочных препятствий германской передовой линии
478
в день сильного артиллерийского боя. При попадании снарядов в препятствия отдельные проволоки падают на землю, что, разумеется, сопряжено с резким увеличением мощности утечки. Потребление энергии, по данным Штрауса, в некоторых случаях доходило до 100 кат на 1 км, что безусловно возможно при питании препятствий от мощных районных электрических станций. Это и делали немцы, имея возможность сохранять поражающие свойства препятствий до самого момента атаки позиции пехотой противника.
I
кет
5000
4000
3000
2000
woo
12 Полдень
12 часы Полночь
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 характеризуется 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 прохождения электрического тока происходит нагревание вследствие выделения тепла по закону Джоуля; происходит высыхание и спекание земли, на конце проволоки образуется слой почвы, обладающий значительным сопротивлением, особенно в сухую погоду. Это явление объясняется в основном сказанным выше о влиянии температуры 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 империалистической войны, бывает очень трудно добиться равномерного распределения нагрузки между фазами, вследствие постоянно меняющегося 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 подводящих энергию кабелей, поэтому питание заграждений электрической энергией в сфере артиллерийского обстрела должно быть многопроводным. На рис. 480 представлена схема сети питающих
___К подетаици"
ГЕНЕРАТОРНАЯ СТАНЦИЯ
1000-1СООв
ЧЛИ  ТРАНСФОРМАТОРНАЯ
ПОДСТАНЦИЯ
16000-30000/1000-1600 в
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ _____ Подземный кабель 1000-'500 .ели
_____воздушная линия 15000-ЗОООО.о"-1
х х X X х Электризуемые препятствия  < XXXхх Обыкновенные препятствия  ,
Рис. 480. Схема сети питающих проводов
проводов от местных станций на распределительные пункты, применяв-шейся% период первой империалистической войны. В районах, защищенных от непосредственного наблюдения противника, применялась воздушная проводка, а в районах, наблюдаемых противником,- обязательно кабельная. Применялось закапывание питающих проводов на глубину 0,5-0,6 м для защиты их от поражения осколками снарядов. От поражения при непосредственном попадании снарядов защищать провода - чрезвычайно трудная задача, требующая очень трудоемких и громоздких работ. От распределительных пунктов энергия по питающим проводам подводилась к распределительным кабелям, идущим вдоль препятствия. От этих распределительных кабелей шли уже ответвления к самим препятствиям,
480    .....
причем ответвления, как видно на схеме, производились очень часто в целях обеспечения наибольшей надежности питания. Кольцевой характер подводящей системы проводов также в сильной степени обеспечивал надежность питания в этой части схемы, так как, если перебивался один кабель, питание производилось с другого конца. Подводящие энергию провода прикреплялись к препятствиям по тыльной стороне кольев заднего ряда, причем присоединение производилось малозаметной проволочной обвязкой.
Для надежности контактов рекомендовалось иногда производить пайку с проволоками препятствия в нескольких местах. Сечение 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 рабочего заземления, устраиваемого у источника питания. Это сопротивление должно быть, по возможности, меньше. Сопротивлением земли, служащей обратным проводом, в расчетах обычно пренебрегают, так как хотя она и обладает известным удельным сопротивлением, но имеет очень большое поперечное сечение.
Опыт войны 1914-1918 гг. показывает, что даже при сравнительно небольшом запасе мощности источника энергии боевые заземления (танки, пораженные люди, разрушаемые огнем препятствия и пр.) не понижают напряжения на препятствии до безопасных для жизни пределов, так как даже лежащая на земле проволока, имея напряжение относительно земли 200-400 в, является в условиях боя безусловно опасной для бойцов. Добиться такого положения артиллерийской стрельбой, чтобы проволоки препятствия нигде не касались друг друга, теряя, таким образом, электрическую связь, очень трудно, и требуется специальная расчистка особыми командами с необходимыми приспособлениями.
Анализируя это положение, делаем вывод, что действие установки 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 кет на 1 км.
Что касается типов применяемых кабелей, то.известно, что обычный медный кабель с хорошей многослойной резиновой изоляцией, защищенный джутовой оболочкой, пропитанной и покрытой противогнилостными и противосыростными составами, хэрошо служит под зем!ей в течение 1-2 лет. Естественно, что электрическая прочность изоляции кабеля должна соответствовать применяемому для электризации напряжению. В частности, немцы в период империалистический войны, при широкой электрификац ш своих частей си!ьно нуждаясь в кабелях и проводах, употребляли для этих целей всевозможные суррогаты (железные жилы кабелей, бумажная изэляция и пр.), что, увеличивая утечку, давало, однако, необходимый эффект.
31  Электротехнические средства   481
Стремясь увеличить участок фронта, обслуживаемый одной подвижной станцией, французы применяли специальные самодействующие коммутаторы (рис. 481), при помощи которых напряжение подавалось по очереди нескольким секциям препятствий, изолированных друг от друга. Эксплоатация коммутаторов базировалась на том предположении, что длительность надежного поражения от электрического тока в'организме можно принять в 0,1 сек., и, следовательно, давая напряжение на каждую секцию на 0,1 сек., в течение каждой полусекунды можно надеяться на непроходимость препятствия. Для повышения надежности коммутаторы обычно строились на четыре направления. Применение коммутаторов, при всей кажущейся целесообразности их использования, не получило широкого распространения из-за недостаточной надежности поражения и значительного увеличения количества проводов, что наглядно видно на рис. 480, где указано питание участков фронта от распределительных 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, предназначенные для применения в маневренной войне, должны обладать достаточной подвижностью, определенной проходимостью и устойчивостью в работе. С общетехнической точки зрения к ним относятся все требования, указанные в главе XIII для подвижных установок.
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) изготовлять станции специально для электризации препятствий. Например, 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 напряжение 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 электризации участка в 500 м при помощи коммутатора на четыре направления.
Во втором случае генератор станции изготовлялся высокого напряжения (1000-1500 в). Применялись генераторы однофазного и трехфазного тока; при трехфазном генераторе обмотка его соединялась 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 остановки мог переключаться на работу генератора трехфазного тока мощностью 20 ква с фазовым напряжением 1 500 в при частоте
482
*z 1  Z  3  4 ^ секциям препятствия
*  ч  ч_ \ \_______________
От генершпара^
Пружинные контакты
Распределит. вал
Изоляция
"т.Г**Wt
^^^ Контактные свитеры  , /Наполняется маслен
Рис. 481. Схема самодействующего коммутатора на четыре секции
кранв^тапьмйп катушка
Копытя&яр с трансформ напрятенш! Амперметр с трапе-фо&м- тока
Масляный вькиуою/л&а
''(ШеЗи.митг.ль
(трвншагия'ры)
К соседним распределительным пуннтац (пврвдаяючные побели)
Обмотка генератора  Магистральный набело или вторичная обмотка н расарвдеяшпикюмг пунк, трансформатора
\щ
' Заземлена"
Рис. 482. Коммутационная схема
50 герц. Для перевозки кабеля и прочих принадлежностей, необходимых для устройства заграждений, при станции имелось два грузовых автомобиля и для перевозки команды - еще один автомо-
Рис. 483. Схема  расположения  электрических установок на бывшей австрийской позиции между pp. Прут и Днестр
биль; следовательно, для данной станции всего требовалось 4 грузовых машины.
Находила также применение переносная станция для электризации препятствий мощностью 6 ква, перевозимая на двух 1,5-/я 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 обычно очень просты и включали самые необходимые измерительные приборы и аппараты для распределения энергии и защиты генераторной части.
Подвижные установки масляных выключателей, как правило, не имели. Схема упрощалась и в том отношении, что питательный кабель шел от распределительного устройства станции непосредственно к препятствию.
72  24  72  24  72  24  /2  24  12  24  /2  24  72 24 часы
10 X
11 X
12 Ж
13*
14 X
75 X
16 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 кх для данных целей, что должно быть предусмотрено и разработано еще в мирное время. Рекомендуется использовать местные и районные станции для боевых целей при всякой возможности. Эти возможности особенно часто могут представиться при оборонительном характере войны, когда можно будет при помощи временных высоковольтных линий подвести энергию от районных мощных электрических станций и распределить ее через разборные и подвижные трансформаторные подстанции к линии фронта.
На рис. 483 изображена система питания электризованных препятствий на бывшей австрийской позиции между pp. Прут и Днестр с использованием местной электрической станции в г. Черновицы. Общая мощность станции - 940 кет, напряжение - 5100 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 подземных подстанциях.
Запас мощности местных станций позволяет даже при большой протяженности электризованных препятствий (30-40ял* и больше)
486
держать их под напряжением и после обстрела препятствий артиллерийским 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 поражения живой силы противника. Применение электризации значительно повышает непреодолимость и значение заграждений. Электризованные препятствия могут применяться во всех случаях, когда возводятся 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 заграждения во всю ее ширину не электризуется; вследствие значительной мощности утечки электризуют препятствие в 3 кола; 2) электризо-
•*ч/
-И- М*4
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 электризованных 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: обнаружение, 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 характерного шума, создающегося благодаря земным токам переменного
487
направления. При необходимости пользоваться землей в качестве обратного провода нельзя избежать этих токов. Наличие электризованного препятствия при помощи телефонного аппарата можно обнаружить по способу, указанному на рис. 486.
?- __===f^^b^ _^-^
J^dl-^
-"v-iL  '?_*""/-*. ••;•"• '^i "   -.^=-r=35s__
Рис. 486. Схема подслушивания обычным телефоном
Австрийское руководство давало ряд указаний по определению электризованных препятствий в районе, где обнаружено их присутствие.
Для этой цели использовались телефоны и указатели напряжения (рис. 487), которые соединялись с разведываемым препятствием противника стержнем или наброской неизолированного металлического каната.
488
При наблюдении препятствий днем рекомендуется обращать внимание 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 ящиках, бетонных основаниях с заливкой массы ,'и т. д.; эти приспособления 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 препятствия металлическими предметами. Эта операция может быть поручена только обученным людям, снабженным для этого специальными
Стержень
Неоновая лампа . Предохранительный / Изолятор ?  диен
-г4-4 р • р
у  Рукоятка
ш
с
^^^Щ^^^р^р?рр^р^^л|щр^
Рис.  487.  Схема переносного указателя напряжения
средствами (например металлическими костюмами). При наблюдении за электризованным заграждением ночью можно заметить небольшие искры, получающиеся вследствие соприкосновения колыхающейся 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 препятствий и отсоединение их от кабельной сети, так как разбросанная и упавшая на землю проволока, имеющая контакт с питающими сеть проводами, так же опасна, как и исправное препятствие. Нельзя также полагаться на полное перебивание всех кабелей, - поэтому впереди атакующих частей рекомендуется высылать команды,,, одетые в металлические костюмы; они должны расчистить проходы-: резкой проволоки ножницами. Тщательное разрушение электризованных препятствий артиллерийским огнем требует большого количества 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, перегружая станцию, питающую препятствие. Это может в известных случаях 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 препятствие. Напряжение тотчас же падало с 1 200 до 200 в, а приключением 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 специально 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, изолированными ножницами, изолированными кусачками и бамбуковой цыновкой. Ножницы и кусачки имели ручки, сделанные из хорошего 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, источник питания которого обладает достаточным запасом мощности. Следовательно, можно сделать вывод, что искусственное заземление 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 электризованной проволоки специально снабженными и обученными
490
командами. Проволока режется обыкновенными ножницами, применяемыми для резки обычных проволочных препятствий, но действующий 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 рубашки не имели на концах отверстий, а переходили непосредственно: рукава - в рукавицы, а штаны - в род чулок. Надевался
Рис. 488. Схема обезвреживания  электризованного проволочного заграждения
костюм через разрез у ворота. На колени и на ступни ног нашивался 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 сопротивлением; 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 подошвам, 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 опасно для жизни.
Пользование резиновыми перчатками, галошами, ботами и прочей прозодеждой, употребляемой обычно на электрических станциях, а равно ножницами с изолированными ручками (без металлического костюма) в полевых условиях не допускается, так как нет уверенности 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 препятствию, были убиты током. Следующие 10 человек, попытавшиеся оттащить первых от заграждения, были также поражены. Позднее, в целях ознакомления войск с устройством электризованных проволочных 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 способами 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 доставлены своевременно полкам. Случаи поражения электрическим током, дающие картину смерти, как мы уже говорили, в большинстве 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" приведен 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). Следует помнить, что непосредственное прикосновение незащищенного
492
,
бойца к пострадавшему опасно для жизни и не допускается, если последний имеет соединение с проволокой электризованного препятствия. Лучше всего немедленно отрезать, как указывалось выше, ножницами проволоку, которой касается потерпевший. Оттаскивание 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 прикасаться к ней руками.
146. Общие указания
Эксплоатация электротехнических средств инженерных войск должна обеспечить:
1)  своевременность и надежность снабжения электрической энергией боевых соединений, штабов и командных пунктов, головных складов и пр., а также вспомогательных формирований инженерных частей - лесозаводы, бетонные заводы, строительные дворы, дорожные отряды, мостовые части и пр. - для обеспечения маневра своих войск, стеснения маневра противника, боевого оборудования местности и улучшения полевого быта войск;
2)  разведку и борьбу с электротехническими средствами противника;
3)  правильность использования электротехнических средств  и электротехнических частей;
4) подготовку электротехнических подразделений;
5)  снабжение войск электротехническими средствами и электротехнических подразделений запасными частями, расходными материалами 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 имущества.
Надежность работы станций зависит от: а) налаженности работы боевого питания; б) своевременности устранения всех неисправностей и дефектов; в) своевременности предупредительных ремонтов и выдерживания сроков осмотров установок; г) систематического ведения надлежащей отчетности и учета работы агрегатов.
Правильность использования электротехнических средств, придаваемых общевойсковым соединениям, и правильность работы по специальности целых электротехнических подразделений требуют постоянного инструктажа, наблюдения и контроля со стороны
494
командования электротехнической службы инженерных войск. Подготовка электротехнических подразделений должна производиться таким образом, чтобы: 1) все бойцы данного расчета любой установки знали обязанности каждого номера; 2) вся часть в целом могла, кроме обеспечения боя своими штатными электротехническими средствами, уметь использовать и эксплоатировать местные-электрические станции, выполнять общегражданские электротехнические работы по установкам высокого и низкого напряжения, знать методы порчи и эвакуации в тыл электротехнических сооружений в случае отхода, производить текущий ремонт и восстановление 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 смазочными 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 командования задачу по использованию имеющихся у него средств для обеспечения боя, после разведки, произведенной им вместе с командиром 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		
	0<ю_бсо	G<x>_l2oo  12°°- 18°°	18°<>- 24°°
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	То же	То же
	г. Ковров		
Агрегат № 1	Зарядная база ф. Точково	"	"
495
Наименование имущества	Местонахождение установок по времени			
	QCO_600	6oo_i2"e	12">- 18°°	18ю- 84°"
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
" М- 3	Штаб Збат. N сп	"		"
Станция № 5	Постройка моста через р. Коврове	То же до 900	Переезд в г. Коврове	Резерв
Kt 6	Лесозавод, лес западнее ф. Ногино	То же	То же	То же
и т. д.
Время и место выставлены в данной форме произвольно и могут быть диференцированы на более мелкие периоды в зависимости от обстановки.
Установив распределение имущества, время его прибытия и работы, командир электротехнического подразделения дает приказание о производстве дополнительной разведки начальниками станций.
Во время командирской разведки должно быть установлено: 1) отсутствие или наличие местных энергетических установок; в последнем 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 повреждений 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) вопросы 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 определенных помещениях или палатках; 6) количество необходимого для электрификации работ имущества - электроинструмента, осветительных 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 расположения агрегата станций, направление питательных сетей, потребителей электрической энергии - осветительные точки или площадки для электроинструмента, место расквартирования команды и расположения транспортных средств станции.
496
ПЛАНОВАЯ ТАБЛИЦА начальника станции постоянного тока
Форма № 2
	Число ламп			Я		f	Линейное имущество						
Наименование				И И	Л Р< Я О И и	о к	Ф а	о к		а>	Ф		
потребителей	"а 1C ем	о <=> to	§ <о о о -н	|Ламповь цов	|Распред тельных бок	[Вводныз цов	|кабельн] концы	соедини тельные робки	шесты	оттяжны колья	оттяжны веревки	провод	" н S
Командир дивизии	__	__	1	1	__	__	__	_	_	_	_	_	__ р
Зам.  командира													
дивизии по по-													
литчасти . . .	-	-	1	1	1	1	4	3	-	-	-	-	-
Начальник штаба .	-	1	1	2	-	-	-	-	-	-	-	-	-
N часть .....	2	1	1	4	1	1	-	-	-	-	-	-	-
и т. д.													
													
Резерв													
													
ПЛАНОВАЯ ТАБЛИЦА начальника станции трехфазного тока
Форма № 3
								Осветитель-			Элементы сети			
	Электроинструмент							ные сред-					освети-	
								ства			'"силовая		тельная	
Потребители	Ф Я		Ф	в к				сЗ ft						
электрической энергии	в f	Ф	Я н	к в	к		ф я	о н	и р< "			в		а
	Ф ы ft Я (r) И К	Я я? н о"	F ч ° н н ч к	и Ф VO н	W в ев ю	<й К ft ф	Ss н-Р ft2	Ф и о	л ев 5 к а н я 5	К И се К	И Я" н	к ю о А	а сг н	и VD О А
	В 0	к и	S ф	о	k,	В	0 Н	ft	Р, Ф	о	о	о	о	О
	В И	в и	В и	и	Р.	0	в и	к	о5 Я | >Э<		и	к	?4	И
														
Площадка № 1 ....	2	-	1	1	--	-	-	2	1	__	4	4	4	3
№ 2 ....	-	-	1	-	1	-	-	-	-	1	10	10	6	6
№ 3 ....	1	-	-	-	--	1	-	1	1	-	5	5	4	3
Мост  .........	1	1	__			1	1	2			in	1 т	б	5
и т. д.											Л. VJ	I i		
Всего. . . .	_	__	_	__	_	__	__	_	_			_	_	_
Резерв ....	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Место расположения агрегатной части станции должно удовлетворять следующим требованиям: 1) наилучшие условия маскировки с воздуха (расположение в помещении, сарае, под навесом или кронами деревьев и т. д.); 2) хорошие подъездные пути; 3) расположение 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 повреждений 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 комплекта по следующим соображениям: 1) концы кабеля, распределительные коробки, лампы и пр. должны быть защищены от механических 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 установленной мощности и пр.
Место расквартирования для расчета станции и транспортных средств выбирается ближе к расположению агрегатной части станции, чтобы всегда можно было использовать весь обслуживающий персонал и свободное имущество. Транспортные средства располагаются в лучших условиях маскировки с воздуха (под кронами деревьев, в сараях и пр.). Во всем остальном соблюдаются обычные правила маскировочной дисциплины.
После производства разведки и обработки ее результатов начальник станции осматривает станцию и докладывает командиру электротехнического подразделения свои соображения, схемы, плановые таблицы и о готовности станции к работе. Командир подразделения дает указания о формах и времени связи и присылки донесений, способах технического питания горючим и смазочными материалами, 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) установка агрегата; б) постройка питательных сетей; в) установка оборудования для внутреннего освещения, электрификации работ или зарядки аккумуляторов.
Установка агрегата в оборудованное помещение или на открытом воздухе производится с соблюдением следующих основных условий: а) он должен стоять устойчиво для уменьшения вибрации при работе двигателя (если агрегат съемной конструкции); б) агрегатная установка должна быть расположена горизонтально; в) снятие агрегата с транспортной единицы должно производиться расчетом с соблюдением техники безопасности (рис. 489); г) распределительное устройство, если оно выполнено отдельно от агрегата, устанавливается укрыто от влияния атмосферы (дождя, снега) с предохранением от механических повреждений, горизонтально; д) поверка действия приборов и аппаратуры производится без включения нагрузки; е) после постройки питательной сети и оборудования потребителей включается главный рубильник (после установки нормального напряжения).
498
Подготовка к пуску агрегата станции состоит из: 1) проверки элементов агрегата и 2) приспособления помещения, где располагается агрегатная часть.
В первом случае требуется: а) залить воду в радиатор; б) поверить наполнение масла в картере двигателя, в редукторе и в регуляторе, если это вызывается их конструкцией; в) поверить наличие 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) соединить агрегат с распределительным устройством (если оно выполнено отдельно) специальным кабелем; и) осмотреть распределительное устройство - целость измерительных приборов, отсутствие повреждений 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 технически правильно (изоляция кирпичом и пр.) отверстие для выхлопной трубы; б) установить глушитель вне здания (если позволяет конструкция); в) принять меры пожарной безопасности (уничтожение бумажной оклейки помещения, подкладка листового железа при наличии деревянного пола, установка огнетушителя, входящего в комплект станции).
32'
499
После подготовки агрегата производится пробный пуск вхолостую: 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 случае разбивки шестовой линии одновременно производится пробивка ям для установки опор. Подноска линейного имущества совмещается с подготовкой элементов сети к развертыванию (навертывание изоляторов, протягивание проводов). Значительно ускоряется время развертывания, если по направлению развертывания можно пустить транспортные средства станции, снимать по пути имущество и разматывать провода.
Необходимо соблюдать следующие основные правила при разбивке шестовых линий: 1) точное выравнивание шестов при помощи клиньев, так как размещение их не в одной плоскости вредно отражается на устойчивости линии и может служить причиной ее повреждений; 2) постройка линии начинается с конца и производится участками по б-8 пролетов; 3) при переходе шестовой линии через дороги или улицы применяются придорожные шесты; 4) при переходе 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) оттяжные колья забиваются под углом 45°; 8) при устройстве линии производится равномерная натяжка обоих проводов, провес которых должен быть около 0,2 м\ 9) ручьи и небольшие речки не влияют на устройство линии; переход через них делается на обыкновенных или придорожных шестах, в зависимости от ширины реки; 10) при устройстве питательных сетей для использования энергии местных станций в местах перехода постоянных сетей к полевым ставятся воздушные предохранители; 11) при устройстве шестовых 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 производится расчистка, чтобы не происходило касания проводов с ветками и сучьями; 12) при проходе через заболоченные участки шесты устанавливаются на кочках, на глубину до 1 м\ расстояние между шестами допускается до 40 м\ 13) в зимнее время при наличии глубокого и плотного снега шесты устанавливаются в снегу; угловые, ответвительные и конечные шесты устанавливаются в землю; оттяжные 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 палатками, а не на передней линейке; 15) ночная разбивка линии происходит 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 проезжие 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 прокладываются в непроезжих местах, а в населенных пунктах около фундаментов домов с лицевой стороны; 3) рекомендуется предохранять 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) расположенный на местности кабель монтируется при помощи соединительных коробок в направлении от наиболее удаленных потребителей станции; по мере надобности по пути включаются распределительные 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 подвешиваются или располагаются на местных предметах или деревянных подкладках из подручного материала; 8) запрещается бросать концы кабеля на землю при развертывании, во избежание засорения 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 в той части, где рама неподвижна (рис. 491). Распределительные коробки подвешиваются на гвозди,
крючки или кладутся на шкафы и столы, где они защищены от механических повреждений и не мешают производству работ. Ламповые концы закрепляются на стенах при помощи петли и гвоздей. Запрещается пропускать провода через раскрытые двери; следует делать отверстия в переборках или косяках дверей. Лампы в помещениях размещаются: для общего освещения-на потолке комнаты 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, используя схему третьего провода (рис. 492), когда нормально работают все лампы, а при налете - лишь аварийные, включенные между одним из основных проводов и добавочным Рис. 491. Устройство ввода в здание третьим, или 2) предусматривать возможность работы источников освещения при пониженном накале, включая на это время последовательно в сеть добавочное сопротивление, в качестве которого можно использовать зарядный реостат для силы тока до 11 а. При нормальной работе реостат выводится.
Развертывание оборудования для электрификации работ состоит из: а) подготовки электроинструментов и б) установки осветительных приборов.
п Ом источника о	\		/ \				>		' )				f
	-Г 1 *	/ \ \ /		: >	'  \	' >i ч  /	'  V ч /	/ \ ч /		С  )	<  )	/	
	IL- I  Э												
энергии Q	7^-^^"" /") ^												
	i			Л п м п hi									
Рис. 492. Схема включения третьего провода
Подготовка электроинструментов слагается из следующих операций: а) инструмент вынимается из укладочного ящика и освобождается 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 штепсельные соединения развертываемого кабеля в соответствующее гнездо распределительной коробки; г) включается электродвигатель и проверяется исправность прибора (работа 1-2 мин.), режущего инструмента, смазки и правильное направление движения рабочей части; в Случае необходимости устраиваются верстаки для электроинструмента или производится сборка разборных верстаков.
Расчет числа прожекторов и арматур местного освещения из имеющегося комплекта, а также выбор схемы расположения производятся, исходя из основных требований, которым должно удовлетворять рационально устроенное искусственное освещение. Сборка

Ъ

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 устанавливают три бойца; в) при размещении светильников следует избегать появления резких теней, для чего следует подвешивать светильник над центром освещаемого объекта или при наличии нескольких светильников - по сторонам освещаемой установки; г) во избежание слепящего действия необходимо стремиться к устранению попадания в глаза работающего света от нити накаливания ламп (помещать их сзади, сбоку).
При развертывании станции для зарядки аккумуляторов произвести включение их в соответствии с силой зарядного тока на надлежащий реостат (согласно имеющимся отметкам) с соблюдением полярности (-f- аккумулятора соединять с -f- штепселя).
В качестве примера можно привести графики работ по развертыванию 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
О И р, !?i	Наименование работ	Врем*	t в минутах
		№ расчета  O_JQ 10-20	20-30 30-40 40-50
1	Снятие  агрегата с машины и подготовка к развер-	Hi Все  5	
	тыванию	||	
2	Подготовка агрегата к работе и установка распреде-	№ 1	38 Ш
	лительного устройства		III  Ш
3	Забивка кольев в землю и	IIIII	
	навертывание изоляторов на	№ 2, 5  15	'
	шесты	Illl I	
4	Измерение  расстояний между шестами, следуя за	№ 4  15 Ш	
	машиной	IIP - II 1 (Ц =	
5	Выдача с кузова машины:	11111	
	шестов, кольев,  веревок	№ 3  15	
	и т. п.	Jim	
6	Установка линии	№ 4, 5, 2	И|1|И 23  = 1 1 1111 1
7	Установка световых точек	№ 2, 3	23
8	Вождение автомобиля	Нач. станции	III I 1 1 38 1 =  I Illl ! т
9	Проверка линии	Нач. станции и № 2	II 5
№ 2 устанавливает первый шест, после чего вместе с № 3 монтирует 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 положения электрической станции типа АЭС-1 на 60 точек расчетом при шестовой линии Ilj2 часа.
На развертывание станции типа АЭС-1 с кабельной сетью по норме полагается 45 минут.
504
График развертывания станции типа АЭС-3
о К р, *8	Наименование работ	Время выпоп	нения в минутах
		Кто выполняет  123456	7 8 9  10 11 12 13
1 2	Подготовка материальной части к развертыванию Подготовка агрегатов и	1 !!! Все, кроме 111 электро-  2 механика Электроме- - -ХсШИК СТ ' ----- ------- • 1	t ------ =
3	щита, пуск двигателя Руководство развертыванием	станционн. ----==: ___ •-• 1 11 гчи Нач. станции 1 1C 1'  II	| 1 '•'111  1
4	Развертывание осветительной сети	=-=-:	
		/"* ~ ~_~~  ~ ------- --- •	
		ник, свето-  = з = техник г= - ===	
			
5	Установка прожекторов	j 2 шофера	6 !  !
6	Установка фонарей	Линейный электромонтер	ЕЕ 2=
			----
7	Развертывание силовой сети	Электротех-  ||| ник, ст. по [-1 электро-инструм.  | 1 1|| 1	
8	Развертывание электроинструмента	Слесарь, электромонтер	U 6_
			1
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 инструмента, 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 находиться безотлучно дежурные номера расчета. Во время работы производится систематическая запись (через 30 мин.) режима работы
505
агрегата, а также отмечаются все замеченные неисправности; отмечается начало и конец работы, количество израсходованных горючих и смазочных материалов. В гражданской практике характеристика центральной электрической станции находится в тесной связи с характером ее нагрузки. Основной характеристикой работы станции является кривая ее суточной нагрузки. В зависимости от преобладания 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					Агрегат пущен в ход . . . ..... час ..... мин. Агрегат остановлен .... ..... час .....  мин.
		Вольтметры		Амперметры			
час.	мин1.	в	в	а	а	а	
Сумма показаний Число показаний Среднее значение		Запи	сывает	ся чере	з 30 м	инут	Лродолжительность работы ..... час ..... мин.
							Израсходовано: горючего ...... кг
							масла ....... кг
							обтир. материала . . кг
							Примечание. Записываются все неисправности и замечания во время эксплоа-тации
Выработка в ква ....							
Дежурный по станции........(подпись)
Начальник станции ........(подпись)
В военных условиях при незначительной относительно мощности станций эти графики не имеют такого значения, так как потребители 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 аккумуляторов, если осветительная нагрузка не поглощает всей полезной мощности станции. Поэтому кривые нагрузки подвижной электрической станции могут составляться начальником станции не в обязательном порядке.
506
При работе агрегата следует: наблюдать за измерительными приборами, не допуская перегрузки; поддерживать нормальное напряжение; 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. Например, при температуре -17° С необходимо добавить к воде 30% денатурированного спирта.
Главнейшими признаками ненормальной работы агрегата, помимо явных стуков, ненормального шума, перебоев, являются: 1) чрезмерный нагрев масла в картере - выше 95° С, воды в радиаторе - выше 95° С, масла в редукторе - выше 105° С, обмоток электрических машин - выше 95° С; 2) резкая неравномерность нагрузки на все фазы. В первом случае надлежит немедленно остановить агрегат 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 безопасности:
1)  по агрегатной части: а) запускать двигатель на позднем зажигании; б) не доливать горючего в бензобак при работе агрегата; в) не производить ремонта агрегата и распределительного устройства 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 выхлопной 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 предметы к открытым токоведущим частям; л) не допускать во время работы к генераторной прицепке посторонних людей;
2) по  сети: а) сменять предохранители в распределительных коробках лишь в резиновых перчатках;  б) заземлять корпус распределительной коробки при помощи стержня, вбитого в землю;
3)  по потребителям: а) включать электродвигатель, лишь убедившись 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 электроинструмента и осветительных приборов 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 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 станций рекомендуется соблюдать нижеследующие правила светомаскировки: а) запрещается употребление голых электрических ламп, - каждая лампа должна быть снабжена абажуром; б) в электрифицированных помещениях, имеющих окна (жилые здания, гессенские палатки и пр.) последние должны быть в ночное время закрыты светонепроницаемым материалом; в) нижние края полотнищ палаток, в которых установлены электрические лампы, должны плотно прилегать к земле, во избежание появления светового ореола вокруг палатки при наблюдении сверху; при несоблюдении этого требования лампы выключаются распоряжением командира электротехнического подразделения; г) запрещается абонентам станции производить самим без ведома команды станции приключение и отключение осветительных приборов, перестановку их, увеличивать мощность лампы.
По сигналу воздушной тревоги следует: а) выключать нормальное освещение территорий и переходить на дежурное; б) сократить до минимума пользование аккумуляторными и магнитоэлектрическими фонарями, употребляя их лишь в неотложных случаях и направляя свет на освещаемый предмет и ни в коем случае не вверх или в сторону; в) осторожно открывать двери освещенных внутри помещений.
149. Свертывание станций
Свертывание подвижной электрической станции состоит из следующих 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 генератор от двигателя при редукторном соединении (станции АЭС-3); ж) отсоединить сеть от распределительного устройства; з) в случае раздельного устройства агрегата и распределительного щита отсоединить 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 автомобильных станций АЭС-3; г) закрытие капотов, если это вызывается 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
"•••'^'.w,;-Ж.Y,>%/'^ :;';:. • ..
обходимо соблюдать нйжёслёДующие требования: а) при отсоединении кабеля от муфт следует крепко держать в одной руке муфту, а в другой концевую розетку кабеля и, осторожно покачивая последнюю, 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 подносить уже в бухтах; г) перед сматыванием кабель вытирать насухо
Рис. 494. Сматывание кабеля
тряпками, очищая от грязи; д) все металлические части сети очищать 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 портилась, 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 концов с гвоздей соблюдается крайняя осторожность, чтобы не повредить изоляции. По мере окончания работ все имущество внутренней 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) очищается от стружки, опилок, грязи; 2) ржавеющие части смазываются; 3) крепительные болты ослабляются; 4) кабель протирается
509
сухой тряпкой и сматывается; 5) инструмент укладывается в свой специальный ящик, который для перевозки размещается на транспортной единице согласно укладочного чертежа.
При снятии прожекторов и осветительных приборов: а) протирать отражающие части и лампы сухой чистой тряпкой; б) кабель протирать сухой тряпкой, очищая от грязи, и сматывать; в) треноги очищать от грязи. Укладку прожекторов и светильников производить тщательно, хорошо укрепляя на соответствующих основаниях 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 установок. Командир электротехнического подразделения должен систематически лично контролировать и проверять работу расчетов, производя 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 налажено техническое питание горючими и смазочными материалами, запасными частями и расходными материалами. Начальник станции обязан к определенному сроку сообщить командиру взвода о количестве и номенклатуре необходимых материалов. Получив донесение, командир подразделения указывает технической части порядок и время снабжения. Для ориентировки в таблице LI приведены средние нормы расхода эксплоатационных материалов маломощных первичных двигателей агрегатов.
Таблица LI
Временные нормы расхода эксплоатационных материалов маломощных двигателей внутреннего сгорания
№ по порядку	Наименование двигателей	Потребно на один час работы двигателя на полной мощности в кг							
		бензина 2-го сорта	автола	для обтирки и чистки			для периодической заправки и смены смазки в картерах		
				керосина	автола "Т"	обтирочных концов	автола	солидола	масла костяного для магнето
1 2 3 4	Двигатель Л-3 и Л -3/2 в 3 л с  ......	1,05 2,10 2,50 4,20	0,075 0,150 0,320 0,300	0,010 0,012 0,010 0,018	0,002 0,003 0,002 0,005	0,010 0,015 0,010 0,015	0,025 0,062 1,080	0,013 0,013 0,013 0,013	0,0025 0,0025 0,0025 0,0025
	Двигатель Л-6 и Л-6/2 в 6 л. с ......								
	Двигатель ЛД-6 в 6 л. с ......								
	Двигатель Л- 12/2 в 12 л. с ......								
510
Командиры электротехнической службы обязаны следить за своевременным устранением неисправностей и производством предупредительных ремонтов. Неисправности во время работы станции появляются вследствие: а) неправильного или небрежного обращения со станцией обслуживающего персонала; б) длительной перегрузки 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 техникой бойцами команды, обслуживающей станцию, обеспечивается прохождением необходимых теоретических и практических дисциплин по программам боевой подготовки. Правильный уход требует точного выполнения всех предписаний и инструкций по развертыванию, 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 измерительной аппаратурой; г) выбор хороших дорог при переездах станций к месту работы и аккуратная езда; д) выбор хороших естественных укрытий, а при отсутствии их устройство искусственных.
Неисправности деталей станции делятся на две группы: а) мелкие повреждения, легко устраняемые обслуживающим персоналом при помощи инструмента и принадлежностей, входящих в комплект станции, и б) неисправности, устранение которых может быть выполнено ремонтной мастерской или заводом. Чаще всего неисправности могут быть отмечены в основных частях станции (первичный двигатель внутреннего сгорания, электрические машины, аккумуляторы и распределительное устройство).
Необходимо отметить, что прежде чем искать повреждения отдельных деталей, следует убедиться: а) имеется ли бензин в расходном баке; б) достаточно ли воды в системе охлаждения; в) проверить уровень масла; г) включен ли выключатель зажигания; д) исправны ли свечи и провода; е) проверить надежность контактов схемы зажигания, распределительного устройства и элементов 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 разборка 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 располагать 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 которых делать соответствующие пометки, пользуясь которыми при сборке возможно безошибочно установить части на соответствующие им места и в определенной последовательности; д) все загрязненные 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, внимательно и аккуратно; з) воспрещается при вынимании шплинтов, 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 собираемые части были чистыми, а потому при сборке надлежит их как следует промывать керосином для удаления грязи или сгустившегося масла; части, смазываемые густо смазкой, и штауферы промывать бензином, после чего первую смазку производить обязательно жидким маслом, а потом накладывать тавот, - только таким приемом обеспечивается непрерывная надлежащая смазка; не промывать керосином тех частей, где имеются шарикоподшипники, так как керосин портит поверхность шариков; промывку таких частей производить исключительно бензином; б) перед сборкой трущиеся части должны быть смазаны; в) не допускать сборки частей, между которыми положено ставить прокладки, с поверхностями, не очищенными от оставшихся частиц старых прокладок; поверхности должны быть чистыми; г) части, скрепляемые несколькими болтами, 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 сделанным записям о взаимном расположении частей, порядке их разборки и пр.; е) все собираемые механизмы надлежит тщательно регулировать.
Полную разборку станции следует производить лишь в исключительных случаях, так как каждая такая операция вызывает лишний 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 тщательно 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
Форма № 5 ТЕТРАДЬ
для записи прихода и расхода горючих, смазочных и других материалов
подвижной станции
Приход										Расход									
			Материалы									Материалы							
Год,	№ тре-	Откуда								Год,	На что								При-
месяц,	бова-	посту-								месяц,	израсхо-								меча-
число	ния	пило								число	довано								ние
																			
Зарядно-осветительные станции для сохранности устанавливаемого в отдельных помещениях имущества выдают специальные квитанции по форме № 6.
КОРЕШОК КВИТАНЦИИ №...........-
Получено от н-ка ст. АЭС-1...........шт.
электрических ламп в-.........вт, монтированных для внутреннего освещения.
Дежурный по-
(подпись)
.19-
(чиоао, месяц, год)
Остается в книге станции 33 Вл-ктротвтянческив  средства,
Форма М 6
КВИТАНЦИЯ №....................
Сдано  дежурному по............................
......----.....~...............шт. электрических
ламп, монтированных для внутреннего освещения. Электромонтер станции М.-......
(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)
Остается в части, где производилось освещение
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, отводимые для размещения электротехнических средств, должны содержаться в чистоте. Надлежащее содержание всех средств важно в том отношении, что при тщательном уходе возможность непредвиденных поломок и неисправностей, влекущих за собой дорогостоящий ремонт, сводится к минимуму. Правильный уход заключается 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 фактически имеющегося при станции или другом аппарате и машине имущества 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 окраски, прочность монтажа основных элементов, приборов и целость проводки, отсутствие погнутостей рам и каркасов, наличие запасных 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 помещении должно быть достаточно света для возможности не только наружного осмотра, но и для производства, в случае надобности, необходимых работ. Помещения, в которых располагаются электротехнические 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 электрических станциях, машинах и аппаратах необходимо особенно учитывать способность металла ржаветь, а потому должно быть обращено самое серьезное внимание на предохранение этого имущества от ржавчины. Всякие замеченные следы ржавчины должны тотчас удаляться.
При ржавлении обработанных поверхностей железа и стали надлежит прежде всего устранить причину, вызывающую это явление (резкие изменения температуры и влажности). Все места машин, получившие налет ржавчины или более глубокие язвины, следует немедленно промыть керосином, отчистить ржавчину и применять 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 придется оставить на некоторое время на воздухе или под навесом, то его необходимо прикрыть брезентом. Если по какой-либо причине агрегат не был прикрыт брезентом и попал под дождь, следует 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 оставлять проход не менее 0,6 м. В случае перемещения необходимо следить, чтобы люди не хватались за хрупкие детали - трубопроводы, 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 скорость, 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 автомобилей 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 проводов, аккумуляторов и станций при вынужденном хранении на открытом воздухе.
По существующим инструкциям необходимо соблюдать нижеследующие указания. Кабели и изолированные провода должны храниться в прохладных сухих помещениях или в сухих подвалах. Наиболее благоприятной температурой помещений является -4-5- -J-60 С; предельные допустимые колебания температур - от 0 до +20° 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 помещениях, хорошо вентилируемых, при температуре не ниже нуля и не выше -|-15эС; наиболее благоприятная температура помещения + 12° С. Аккумуляторы должны храниться с плотно закрытыми 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*       5-5"
При хранении подвижных электрических станций на походе, в лагерях, на маневрах и учениях особое внимание следует обращать на полную готовность объектов вооружения к действию и обеспеченность их эксплоатации всеми необходимыми принадлежностями, запасными частями и инструментом для производства предупредительного ремонта. Если известно, что стоянка продлится больше трех дней, следует чувствительные к атмосферным влияниям приборы внести в крытые помещения. Необходимо производить ежедневно тщательный осмотр, наблюдая за состоянием отдельных деталей. После всяких работ производить тщательную очистку, промывку и просушку имущества.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
От автора...............................  3
Введение...............................  5
Глава I. Электростатика......................  16
1. Электризация тел......................  16
2. Два рода электричества................... 18
3. Закон Кулона........................ 21
4.  Электрическое поле, потенциал и напряжение........  21
5.  Электрическая емкость...................  26
6.  Конденсаторы........................ 26
7. Разряд атмосферного электричества и молниеотводы (громоотводы) ........................... 29
Глава II. Электродинамика..................... 32
8. Электрический ток и его проявления............ 32
9.  Постоянный и переменный электрический ток........  35
10. Напряжение . . . ..................... 36
11. Сопротивление и проводимость............... 36
12. Практические единицы электрических величин.......  37
13. Закон  Ома......................... 39
14. Падение напряжения................... 42
15.  Зависимость между электродвижущей силой источника энергии и напряжением на его зажимах  ............ 43
16.  Зависимость сопротивления от размеров и  вещества проводников ..........................  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 ......................... 62
22. Работа и мощность электрического тока..........  67
23.  Нагревание проводника электрическим током........ 69
Глава III. Гальванические элементы и аккумуляторы....... 75
24.  Гальванические элементы ..................  75
25.  Элемент Даниэля......................  79
26.  Элемент Лекланше.....................  79
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......................  107
37. Карманные электрические фонари.............. 109
33. Аккумуляторные фонари.................. 110
39. Установка для освещения командных пунктов........  116
40. Хранение аккумуляторных фонарей и установок для освещения командных пунктов..................  122
Глава V. Практические работы по основным законам постоянного тока, аккумуляторам и переносным осветительным
средствам......................... 123
41. Общие сведения...................... 123
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 амперметра 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........  127
47.  Работа № 6. Изучение переносных аккумуляторных фонарей  128
Глава VI. Электромагнетизм и электромагнитная индукция. . .  129
48.  Магнитное поле магнитов. Магнитные спектры, свойства магнитных силовых линий.................. 129
49. Магнитное поле вокруг проводника с током.........  135
50.  Соленоид.......................... 137
51.  Намагничивание железного и стального сердечников..... 137
52. Электромагнит................ ......  138
53. Гистерезис......................... 140
54. Действие магнитного поля на проводник и 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.......................  154
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 станций ...........................  177
71. Подготовка театра возможных военных действий в электротехническом отношении . . ..................  177
72.  Полевые высоковольтные линии передач электрической энергии. 178
518
Стр.
?3. Механизация постройки линий передач с высоким напряжением............................ 183
74. Трансформаторы......................  194
75. Трансформаторные подстанции...............  196
Глава IX. Электрические измерительные приборы........ 204
76. Общие сведения...................... 204
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 . . . .....  225
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.......  240
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 постоянного тока....................... 267
98.  Генераторы подвижных станций постоянного тока...... 268
99. Принцип действия и устройства электрических двигателей постоянного 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.......... 288
105. Схемы включения.................... 291
106. Работа генератора.................... . 293
107.  Генераторы переменного тока подвижных электрических станций ............................. 295
108. Обслуживание генераторов переменного тока........  302
Глава XIII. Подвижные электрические станции..........  304
109. Назначение подвижных электрических станций ....... 304
110. Состав подвижных станций................. 305
111.  Род тока для подвижных установок.............  307
112. Тактико-технические данные подвижных электрических станций  309
113.  Классификация подвижных электрических станций.....  314
114.  Первичные двигатели подвижных электрических станций . .  318
115.  Соединение первичного двигателя и генератора.......  345
116.  Распределительные устройства подвижных электрических станций ........................... . .  349
519
Стр.
117.  Полевые сети подвижных электрических станций низкого напряжения ..........................  362
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 военно-инженерных работ...... 403
122.  Электроинструмент.....................  403
123. Поперечные цепные пилы..................  403
124.  Переносная ленточная пила.................  411
125.  Переносная электрическая круглая пила........... 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 поступательным движением......................   429
133. Подготовка к действию электроинструмента........  431
134. Обслуживание электроинструментов.............  433
135.  Организация работ..................... 435
136.  Сбережение электроинструмента............... 440
137.  Электрифицированные механизмы.............. 440
138. Освещение военно-инженерных работ............  451
139. Примеры использования механизмов при комплексной электрификации военно-инженерных работ............. 464
Глава XV. Поражающие электротехнические средства......  468
140.  Общие понятия....................... 468
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......... 487
Глава XVI. Эксплоатация электротехнических средств......  494
146. Общие указания......................  494
147. Развертывание станции................... 498
148.  Обслуживание станций................... 505
149.  Свертывание станций....................  508
150. Боевое питание....................... 510
151.  Содержание и уход.....................  514
Рис. 310. Укрепление генератора на шасси автомобиля:
1- генератор; 2- угольник; 3 - болт чистый; 4 - шайба; б- 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; 16 - серьга; 1ба - гайка чистая; 16 - шпилька специальная; 17 - трубка; 18 - сектор; 19 - шайба специальная; 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; 3S-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 - шестеренка; 49 - сиденье; 60 - подкладка; 51 - болт; 52 - гайка точеная
Электротехнические средства
Рис. 330. Двигатель типа Л-12/2:
1 - "ток пилинт-юв- 2 - коленчатый вал; 3 - шариковые подшипники; 4 - распределительный валик; б - кпапап; 6 - поршень; 7 - поршневый палец; S--шатун; 9 - ради 4  Ai  '       .     ляторный ремень; 12 - маховик; 13 - карбюратор; 14 - глушитель
Электротехнические средства
- поршневый палец; S - шатун; 9 - радиатор; 10 - вентилятор;  11 - в"нтн-- глушитель
Рис. 381. Укладка имущества подвижной станции'постоян-ного тока типа АЭС-1 с кабельной сетью:
l _ автомобиль; 2-- каркас; 3 - агрегат; 4 - брезентовый верх; - - освещение платформы; в -подножка; 7 - кабельная катушка- 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 вт; 19 - ящик для абажуров "Альфа"; 20 - ящик для запасных частей; 21 - ящик для запасных частей^.и принадлежностей; 22, 23 - кабель главный; S4 - вводный конец; 26-кабель соединительный; 26 - конец внешнего освещения;
27_конец ламповый (белый); S8 - конец ламповый (красный);
29 - конец ламповый (черный); 30 - фирменная табличка; 31- коробки соединительные; 32 - коробки распределительные
Рис. 384. Агрегатная машина станции типа АЭС-3:
^ _ автомобиль; 2 - генератор; 3 - возбудитель; 4 - брезентовый верх; 5"-^распределительное устройство; 6 - освещение платформы; S - крышка возбудителя; 9 - кабель трехжипьный; 10 - место для коробок распределительных; 2i-место для коробок соединительных трехфазных; 12-место для коробок соединительных осветительной сети; 13 - кабельная катушка; 14 - место для заземлительных штырей; ]5 - бидон для бензина; 17_-запасное колесо; 18- люк; ]0 _ огнетушитель; 30-фирменная дощечка
Рис 386 Ориентировочная укладка комплекта электроинструментов и принадлежностей станции на вспомогательный автомобиль:
1 - поперечная  шша; г-Лверпилка; 3-долбежник; 4 - ленточная пила; 5 - набор сверл; б - ящик с оттяжками; 7-ящик с кольями; S - электрорубанок; 9 - торцовый
ключ-отвертка; 10 - .паяльный  аппарат;  11 - прибор для точки цепей; -2 - круглая пила
$зг*тетротв:гническив  средств"
