Text
№
РУКОВОДСТВО для минной школы.
РАДІОТЕЛЕГРАФНОЕ ДЪЛО.
КУРСЪ КЛАССА ТЕЛЕГРАФНЫХЪ УНТЕРЪ-ОФИЦЕРОВЪ.
Второе исправленное изданіе.
СОСТАВИЛЪ
Капитанъ 2-го ранга Л- Муравьевъ.
Изданіе Книжнаго Склада Морского Вѣдомства
Т. Ц 6
П ( .-і ,// ц
ТОМСКЪ.
ш. Всероссійской Лкяд. Гекир. Штаба.
1919.
*л-
зш
РУКОВОДСТВО для минной школы.
ЦЙГ/ 2114IV:
КУРСЪ КЛАССА ТЕЛЕГРАФНЫХЪ УНТЕРЪ'ОФИЦЕРОВЪ.
Второе исправленное изданіе.
СОСТАВИЛЪ
Капитанъ 2-го ранга Л. Муравьевъ.
Изданіе Книжнаго Склада Морсного Вѣдомства
ТОМСКЪ.
Тжп. Всерооеійояой Акьд. Геяер. Штжва.
1919.
Тѵмнкая Овлавгпшя Библр*тыиі
5 : $*' -‘- Г ' ’ Ж ................. ' Г. 'V' А 'О
•? : П :
ОГЛАВЛЕНІЕ.
Часть I.
Постоянный токъ.
*'ТРДН.
Впаденіе. Электрическая работа и мощность §§ 1—8................. 1
і'лава I. Электрическіе измѣрительные приборы. §§ 4- 11 ... 5
Глава II. Динамо-машины. §§ 12—33............................. 15
Глава Ш. Канализація тока. §§ 34—38 ....................... 40
Глава IV. Электродвигатели. §§ 39—54 ......................... 44
Ч а с т ь II.
Перемѣнный токъ.
Глава V. Основные законы перемѣннаго тока. §§ 55—73 ... 61
і’лава VI. Альтернаторы. §§ 74—87 ............................. 87
Глава VII. Трансформація перемѣнныхъ токовъ. 88 88—92 . . . 101
Часть III.
Электромагнитныя волны и ихъ примѣненіе въ цѣляхъ
сигнализаціи.
І’лава VIII. Звукъ. 8§ 93—97 .................................. 107
Глава IX. Свѣтъ, лучистая теплота и электромагнитныя волны.
88 98-106 ....................................... 116
Глава X. Колебательный разрядъ въ одинокой замкнутой цѣпи.
§8 107—118.................................................. 125
і'лава XI. Развернутыя колебательныя цѣпи. §8 119 -127 ... 140
Глава XII. Колебанія связанныхъ системъ. §§ 128—141...... 143
Глава ХП1. Измѣренія въ колебательныхъ цѣпяхъ. §§ 142—149- 158
Глава XIV’. Основанія устройства радіостанціи. §§ 150—152 . . 170
Глава XV. Радіосѣти. §§ 153—159 ............................. 172
Глава XVI. Типы отправителей. 88 160—166................. 182
IV
СТРЛН.
Глава XVII. Искровыя станціи. §§ 167—177................... 189
Глава XVIII. Звучащія станціи. §§ 178—190.................. 197
Глава XIX. Станціи съ вращающимся разрядникомъ. §§ 191—200 . 214
Станція съ синхронными разрядниками. § 20! . - 224
Глава XX. Волноуказатели. §§ 202—204 .................... 225
Глава XXI. Пріемныя станціи. §§ 205—217 .................. 230
Глава XXII. Дальность дѣйствія радіостанцій §§ 218—221.... 251
Приложеніе. Измѣреніе емкости радіосѣти.................... 254
ДОПОЛНЕНІЕ.
Усилители пріема. § 1..................................... 257
Незатухающія колебанія. §§ 2—10. . ................. 258
Направляемое телеграфированіе. §§ 11—13.................... 272
Часть I.
Постоянный токъ.
ВВЕДЕНІЕ.
Электрическая работа и мощность.
§ 1. При соединеніи проводниковъ полюсовъ элемента про-
водникъ всегда нагрѣвается и, кромѣ того, вокругъ него про-
является цѣлый рядъ механическихъ дѣйствій: магнитная стрѣлка
вращается, другіе токи стараются стать параллельно съ дан-
нымъ п т. д.
Если проводникъ съ токомъ внести въ магнитное поле, то
онъ самъ начнетъ двигаться. Наконецъ, жидкіе проводники, на-
ходясь подъ дѣйствіемъ тока, разлагаются на составныя части.
Все это показываетъ, что токъ, проходя по проводнику,
является источникомъ работы.
Многочисленные опыты приводятъ къ заключенію, что токъ
производитъ тѣмъ большую работу, чѣмъ больше его сила, чѣмъ
больше напряженій подъ дѣйствіемъ котораго онъ существуетъ
и, наконецъ, чѣмъ больше время его дѣйствія.
Для измѣренія работы тока пользуются особой единицей
„джоулемъ", который представляетъ собою работу, совершаемую
въ секунду токомъ въ 1 амперъ при напряженіи въ 1 вольтъ.
Поэтому, токъ силой напр. въ 100 амперъ при напряженіи
въ 220 вольтъ въ теченіе 1 часа совершитъ работу въ
100 X 220 х 60 X 60 = 79.200.000 джоулей.
Если проводникъ неподвиженъ и твердъ, то вся эта работа
затратится на нагрѣваніе; если же онъ двигается (якоря мотора
напр.). то часть работы затрачивается на движеніе, другая же
часть идетъ на нагрѣваніе.
Количество работы, которое токъ совершаетъ въ 1 секунду,
называется его моіцностъю или работоспособностью.
2
Когда токъ, проходя по проводнику, даетъ каждую секунду
единицу электрической работы—одинъ джоуль, то говорятъ, что
этотъ токъ обладаетъ единицей электрической мощности; эту
единицу называютъ уаттомъ (я>) по имени знаменитаго англій-
скаго инженера.
Если токъ даетъ ежесекундно п джоулей, то говорятъ, что
онъ обладаетъ мощностью въ п уаттовъ.
Такимъ образомъ, мощность тока силой въ ! амперъ при
напряженіи на концахъ проводника въ V вольтъ равна
Р = V X Д ».........................(1)
Если извѣстна мощность тока и нужно узнать, какую работу
онъ совершилъ въ извѣстный промежутокъ времени, то слѣдуетъ
мощность въ уаттахъ умножить на время въ секундахъ. Тогда
получится работа въ джоуляхъ.
Такъ какъ уаттъ единица небольшая, то для измѣренія
большихъ мощностей примѣняютъ другія единицы: килоуаттъ [кш),
равный 1000 уаттамъ и лошадиную силу (НР), равную 736 уат-
тамъ.
Для измѣренія же большихъ работъ обыкновенно употре-
бляется килоуаттъ-часъ, равный 3.600.000 джоулей.
Выше говорилось, что если проводникъ неподвиженъ и не
разлагается при прохожденіи тока, то вся работа тока превра-
щается въ теплоту.
Извѣстно, что количество тепла, выдѣляемаго въ проводникѣ,
зависитъ отъ его сопротивленія и силы тока; очевидно, что и
мощность, затрачиваемая на нагрѣваніе, будетъ зависѣть отъ
тѣхъ же причинъ. Дѣйствительно, если въ формулѣ (1) вмѣсто V
подставить равное ему произведеніе <ІВ, то -формула приметъ
видъ.
Р = ,РК..........................(2)
Это выраженіе показываетъ, что мощность въ уаттахъ, затра-
чиваемая на нагрѣваніе, равна произведенію изъ квадрата силы
тока въ амперахъ на сопротивленіе въ омахъ.
Для уясненія сказаннаго, разберемъ слѣдующіе примѣры:
1) Имѣется грѣлка, включенная въ цѣпь 50 вольтовой уста-
новки. Какую мощность она потребляетъ на нагрѣваніе, если
ея сопротивленіе = 22? Сперва опредѣляется сила тока. По закону
Ома она равна <Т = ^=25а. Тогда полная мощность, потре-
бляемая грѣлкой, оказывается, равной Р = 25X 50 =1250 ѵ>.
Мощность, идущая на нагрѣваніе, тоже равна 1250 іѵ.
Дѣйствительно: <144 = 625 X 2= 1250 гѵ, т.е. грѣлка превра-
щаетъ въ тепло всю мощность, которую ей даетъ цѣпь.
2) Въ 100 вольтовую установку включенъ моторъ (сопроти-
вленіе якоря г„ = 0,12), потребляющій свое вращеніе 50 амперъ.
3
Спрашивается, какая мощность идетъ на вращеніе и какая на
нагрѣваніе.
Полная мощность равна произведенію изъ напряженія цѣпи
на силу тока, т. е.
Р — 100 X 50 = 5000 гѵ.
Мощность, идущая на нагрѣваніе, равна
Р = дгг„ = (50)2 X 0,1 = 2500 X 0,1 = 250 гѵ.
Значитъ на вращеніе затрачивается мощность, равная
5000 — 250 = 4750 !».
8) Въ цѣпь динамо-машины, дающей напряженіе въ 100 вольтъ,
включены 25 аккумуляторовъ, поставленныхъ на зарядку (эл.дв.
сила каждаго равна 1.9»; внутр. сопротивленіе г0 = 0,012) и,
кромѣ того, введенъ реостатъ съ сопротивленіемъ въ 49,752.
Спрашивается, какая часть мощности идетъ на выдѣленіе тепла
въ реостатѣ и аккумуляторахъ и какая на зарядку аккумуля-
торовъ.
Прежде всего опредѣляемъ силу тока въ цѣпи:
т _ V _ ЮО — 47,5 52.5 _
— К ~~ 49,75 + (0,01 X 25) — 50 ~ 1,06
Полная мощность, доставляемая цѣпью = 1,05 X 100=105 уаттъ.
Мощность, идущая на нагрѣваніе, равна
.І2К= (1,05)2X50 = 55,125 гѵ.
Значитъ остальная часть 105 — 55,125 = 49,875 и> идетъ на зарядку
аккумуляторовъ.
§ 2. Примѣры для упражненія. 1) Какую мощность можетъ
доставить въ цѣпь динамо-машина, если она развиваетъ 100 вольтъ
и если черезъ ея якорь можно пропускать безопасно не болѣе
320 амперъ. Отвѣтъ: 32 килоуатта.
2) Какую мощность потребляетъ лампочка накаливанія, если
яа нее падаетъ 50 вольтъ при силѣ тока въ 1,5 ампера. От-
вѣтъ: 75 уаттъ.
3) Какая сила тока проходитъ черезъ лампочку, потребляю-
щую на свое горѣніе 48 уаттъ, если напряженіе на ея зажи-
махъ =100 вольтъ. Отвѣтъ: 0,48 ампера.
4) 100 вольтовая, 25 свѣчевая угольная лампочка накали-
ванія потребляетъ на каждую свѣчу по 3,5 уатга. Каково ея
сопротивленіе?
Съ самаго начала опредѣлимъ сколько уаттъ потребляетъ
вся лампочка. На каждую свѣчу она потребляетъ 3,5 уатта; на
25 свѣчей — въ 25 разъ больше, т. е. 87,5 уаттъ.
і
4
Значитъ сила тока въ лампочкѣ Д = О,875«, а со-
противленіе В = =114,282.
0,о (о (I
5) Какую работу совершитъ батарея, обладающая электро-
движущей силой въ 15 вольтъ, если она въ теченіе 30 часовъ
даетъ токъ въ 0,1 ампера. Отвѣтъ: 162.000 джоулей или 0,045
килоуаттъ часа.
6) Какую часть лошадиной силы представляетъ мощность
тока въ 5 амперъ, проходящаго по проводнику въ 8 омъ?
Отвѣтъ: 0,272 НР.
7) Какой токъ обладаетъ большей мощностью: токъ въ
20 амперъ, идущій по проводнику въ 42 или токъ, образующійся
въ проводникѣ въ 162. если на концахъ послѣдняго поддержи-
вается напряженіе въ 160 вольтъ? Отвѣтъ: мощности токовъ оди-
наковы и равны 1600 гѵ.
8) Вольтмеръ, присоединенный къ концамъ цѣпи, показы-
ваетъ 114 вольтъ; амперметръ, включенный въ цѣпь, показы-
ваетъ 130 амперъ. Сколько лошадиныхъ силъ тратится въ цѣпи?
Отвѣтъ: 20,14.
§ 3. Полная и полезная мощность. Отдача. Пусть цѣпь,
состоящая изъ электрической грѣлки, нагрѣвается токомъ отъ
батареи элементовъ.
Электродвижущая сила батареи Е = 100а; внутреннее сопро-
тивленіе ея г0 = 12, а сопротивленіе грѣлки равно 42.
Въ пѣпи будетъ проходить токъ
т 100
Д = ,- =20а.
1-{-4
Мощность, доставляемая батареей опредѣлится произведеніемъ
электродвижущей силы батареи на силу тока:
Р = 20 X 100 = 2000 г».
Эту, такъ называемую полную, мощность можно разбить на
двѣ части: одна и іетъ на преодолѣніе сопротивленія и вмѣстѣ
съ тѣмъ нагрѣваніе грѣлки, а другая преодолѣваетъ внутреннее
сопротивленіе элементовъ.
Первая мощность полезна (нагрѣваетъ грѣлку, что и тре-
буется), другая же тратится непроизводительно (преодолѣваетъ
никому ненужное внутреннее сопротивленіе батареи).
Чтобы разсчитать полную мощность и ея потерю на вну-
треннее сопротивленіе, надо воспользоваться формулами (1)
или (2).
Паденіе вольтъ въ грѣлкѣ: V = ЕД = 20 X 4 = 80».
5
Сила тока въ горѣлкѣ -I — 20 а, т. е. мощность, потребляемая
ею (полезная)
Р1 = 80X 20 = 1600»*).
Паденіе вольтъ внутри батареи
Ѵо = «Тг0 = 1 X 20 — 20®.
Сила тока въ батареѣ та же, что и въ грѣлкѣ, т. е. 20 амперъ.
Значитъ мощность, потребляемая на преодолѣніе внутренняго
сопротивленія
Р„ = Ѵо Д =20 X 20 = 400 гѵ *),
Изъ выше приведеннаго видно, что изъ полной мощности
источника (2000и-) только 1600» затрачивается съ пользой, а
400» пропадаетъ безполезно.
Отношеніе полезной мощности къ полной носитъ названіе
отдачи установки.
Въ данномъ случаѣ отдача равна 0,80; дѣйствительно
71 = Ѵ = ^=0>80 или 80°/°'
Очевидно, что отдача выражается числомъ отвлеченнымъ (одно
именованное число дѣлится на другое именованное) и что она
не можетъ быть больше единицы, потому что даже при источ-
никѣ, не поглощающемъ на преодолѣніе собственнаго внутрен-
няго сопротивленія пи одного уатта, полезная мощность (числи-
тель) не можетъ быть больше полной мощности (знаменателя).
Такъ же вполнѣ очевидно, что чѣмъ меньшей отдачей обла-
даетъ данная установка, тѣмъ большую часть полной мощности
источникъ затрачиваетъ безполезно на преодолѣніе собственныхъ
сопротивленій.
ГЛАВА 1.
Электрическіе измѣрительные приборы.
§ 4. Для измѣренія силы тока и напряженія служатъ особые
приборы, которые носятъ названіе гальванометровъ.
Гальванометры, приспособленные для измѣренія силы тока,
у которыхъ шкала разбита на амперы, называются амперметрами;
тѣ же гальванометры, которые приспособлены для измѣренія
напряженій и у которыхъ шкала разбита на вольты, называются
вольтметрами.
По внутреннему устройству вольтметры не отличаются отъ
амперметровъ. Разница заключается лишь въ способѣ включенія.
*) Можно разсчитать и но формулѣ (2) Р=<РВ
6
Амперметръ включается послѣдовательно и, слѣдовательно,
черезъ его обмотку проходитъ весь измѣряемый токъ.
Включеніе амперметра не должно уменьшать силу тока въ
цѣпи, почему ему придаютъ малое сопротивленіе.
Вольтметръ же, измѣряя напряженіе между какими либо
точками цѣпи, включается параллельно.
Чтобы въ вольтметръ не отвѣтвлялся токъ значительной
силы, ему придаютъ большое сопротивленіе.
Всѣ гальванометры подраздѣляются на слѣдующіе 3 типа:
1) гальванометры съ неподвижными постоянными магнитами;
2) гальванометры съ мягкимъ желѣзомъ *);
3) гальванометры тепловые.
§ 5. Гальванометры съ неподвижными постоянными магни-
тами. Устройство этихъ приборовъ основано на дѣйствіи постоян-
наго магнитнаго поля на подвижную катушку, по которой про-
ходитъ токъ.
Они состоятъ изъ сильнаго подковообразнаго стального
магнита АВ, снабженнаго полюсными наконечниками С и В изъ
мягкаго желѣза (черт. 1).
Между ними для уменьшенія магнитнаго сопротивленія
цѣпи помѣщается желѣзный цилиндрикъ Е.
Цилиндрикъ имѣетъ осевое отверстіе, сквозь которое про-
пускается стальной стержень; къ нему прикрѣпляется тонкая
аллюминіевая рамка съ катушкой К, навитой вч> нѣсколько
шлаговъ.
Къ рамкѣ прикрѣпляется стрѣлка, верхній конецъ которой
можетъ двигаться противъ шкалы съ дѣленіями, установленной
въ верхней части прибора.
Къ стальной оси прикрѣплена спиральная пружина >», удер-
живающая рамку въ такомъ положеніи, чтобы стрѣлка находи-
лась противъ нуля шкалы.
Если по катушкѣ К пропустить токъ, то, вслѣдствіе взаимо-
дѣйствія полей проводника и постояннаго магнита, рамка начнетъ
вращаться до тѣхъ поръ, пока сила пружины не уравновѣсится
магнитными силами, вращающими рамку; при этомъ уголъ ея
поворота будетъ тѣмъ больше, чѣмъ сильнѣе токъ проходитъ
по обмоткѣ.
Если же токъ, проходящій по обмоткѣ, прервется, то силою
пружины т рамка вмѣстѣ со стрѣлкою будетъ поставлена въ
первоначальное положеніе.
*) Гальванометры съ мягкимъ желѣзомъ, какъ не принятые на
судахъ флота, въ настоящемъ курсѣ разсматриваться не будутъ.
7
Сторона поворота рамки со стрѣлкою зависитъ, очевидно,
отъ направленія тока въ обмоткѣ. При измѣненіи его напра-
вленія, стрѣлка будетъ отклоняться въ обратную сторону.
Шкалы гальванометровъ устраиваются различнымъ образомъ.
У нѣкоторыхъ нуль помѣщается по серединѣ и дѣленія располо-
жены по обѣ стороны отъ нуля.
Для такого гальванометра безразлично въ какую сторону
проходитъ по обмоткѣ токъ.
Но большинство приборовъ имѣютъ О на краю шкалы. Эти
приборы при включеніи непремѣнно требуютъ, чтобы (-(-) и (—)
цѣпи совпадали со знаками, нанесенными па корпусѣ *).
При несоблюденіи этого правила стрѣлка, отклоняясь не
въ ту сторону, куда надо, задѣнетъ за край шкалы и согнется.
Приборы съ постоянными магнитами пригодны лишь для
измѣренія постояннаго тока.
При включеніи такого прибора въ цѣпь перемѣннаго тока,
стрѣлка не успѣваетъ еще отклониться, какъ тотъ уже мѣняетъ
свое направленіе. Поэтому она остается на мѣстѣ и прохожденіе
тока по прибору можетъ быть обнаружено лишь едва замѣтнымъ
дрожаніемъ стрѣлки.
§ 6. Амперметръ. Если подобный гальванометръ поставить
послѣдовательно въ цѣпь, то отклоненіями его стрѣлки можно
измѣрять, силу тока въ цѣпи.
Для этого шкала разбивается тѣмъ или инымъ способомъ
на дѣленія, противъ которыхъ ставятся соотвѣтствующія числа
амперъ. Для уменьшенія сопротивленія прибора, его обмотку
дѣлаютъ из'Ь небольшого числа витковъ толстаго проводника.
Для амперметровъ на большое число амперъ приходится
брать очень толстый проводникъ, что влечетъ за собою увели-
ченіе размѣровъ прибора и уменьшаетъ его чувствительность.
Поэтому обыкновеноо амперметры снабжаютъ обмоткой изъ
тонкаго проводника, черезъ которую непосредственно, можно
пропускать только очень слабый токъ, и включаютъ приборъ въ
цѣпь при помощи шунта.
ПІунтъ представляетъ собой одну или нѣсколько полосъ,
сдѣланныхъ изъ манганина или нейзильбера.
Онъ включается въ цѣпь послѣдовательно, а амперметръ
присоединяется къ его концамъ въ качествѣ отвѣтвленія (черт. 2).
При этомъ часть тока, идущаго по цѣпи, проходитъ по
обмоткѣ амперметра,—другая же часть пойдетъ по шунту.
*) Для опредѣленія (+) и (—) цѣпи пользуются обыкновенно особой
т. н. „полюсной бумагой”. Ее слѣдуетъ намочить и приложить къ концамъ
разомкнутой цѣпи. Черезъ нѣкоторое время у минусоваго полюса бумажка
покраснѣетъ.
8
Подбирая шунты различныхъ сопротивленій, можно одинъ
и тотъ-же приборъ приспособлять для измѣреніи токовъ раз-
личной силы.
Для уясненія сказаннаго, разберемъ слѣдующій примѣръ:
Данъ приборъ безъ шунта, стрѣлка котораго отклоняется
на полный уголъ—150 дѣленій, при силѣ тока въ 0,15 ампера.
Сопротивленіе обмотки равно 1 ому.
Спрашивается, какой шунтъ надо къ нему присоединить,
чтобы стрѣлка отклонялась на полный уголъ при силѣ тока въ
цѣпи, равной 150 амперъ.
По черт. 2 видно, что главный токъ .1 развѣтвляется въ
амперметрѣ на 2 части: одна і, идетъ по шунту, другая і, идетъ
по обмоткѣ.
Очевидно, что .1 = і, ія.
Если стрѣлка при этомъ отклоняется на полный уголъ,
то ія долженъ быть равенъ 0,15а.
Тогда і, =150 — 0,15= 149,85а.
Чтобы опредѣлить сопротивленіе, которымъ долженъ при
этомъ обладать шунтъ, надо написать пропорцію
і. __ Гу . 149,85 _ 1
ід Г» ’ 0,15 ' г,
Слѣдовательно, чтобы данный приборъ могъ измѣрять токъ
до 150 амперъ необходимо, чтобы его шунтъ обладалъ сопроти-
вленіемъ въ ’/эээ ома.
Чтобы тотъ же приборъ давалъ полное отклоненіе при мень-
шемъ токѣ въ цѣпи—напримѣръ при 15 амперъ—надо взять шунтъ
большаго сопротивленія; дѣйствительно, теперь ^ = 15 а; і, по
прежнему = 0,15 а; тогда і, = 15 — 0,15 = 14,85 а; г, опредѣлится
по пропорціи:
Іі Гд . 14,85 1
Ід Г, ’ 0,15 Г>
откуда г,=-і-2.
Если нужно, чтобы этотъ же приборъ давалъ полное откло
неніе при 1,5 амперахъ въ цѣпи, то сопротивленіе шунта должно
быть еще увеличено:
і, = .1 — ід = 1,5 — 0,15 = 1,35 а.
__ . Х'35 — 1 _ І <_>
ід Г» ’ 0,35 ' 9
9
Изъ разнообразныхъ примѣровъ видно, что если хотятъ
пропускать черезъ приборъ токъ въ 10 разъ большій, чѣмъ онъ
можетъ выдержать безъ шунта, то берутъ шунтъ, сопротивленіе
котораго въ 9 разъ меньше сопротивленія прибора; если хотятъ
пропускать токъ въ 100 разъ большій, то берутъ шунтъ, сопро-
тивленіе котораго въ 99 разъ меньше сопротивленія прибора.
Наконецъ, если желаютъ пропускать черезъ приборъ токъ въ
1000 разъ большій, то берутъ шунтъ съ сопротивленіемъ въ
999 разъ меньшимъ, чѣмъ сопротивленіе прибора.
Отсюда вытекаетъ такое правило: если хотятъ пропускать
черезъ приборъ токъ въ п разъ большій, чѣмъ онъ можетъ
выдержать, то къ нему присоединяютъ шунтъ, сопротивленіе
котораго въ (п—1) разъ меньше сопротивленія прибора.
§ 7. Вольтметръ. Въ вольтметрѣ, такъ же какъ и въ ампер-
метрѣ, отклоненіе стрѣлки зависитъ отъ силы тока, проходящаго
черезъ приборъ; сила же тока по закону Ома равна <і = гдѣ
V есть измѣряемое напряженіе, а К сопротивленіе прибора.
Такъ какъ К есть величина постоянная, то сила тока, про-
ходящаго черезъ приборъ, будетъ пропорціональна величинѣ
измѣряемаго напряженія. Это обстоятельство позволяетъ наносить
дѣленія на шкалѣ вольтметра непосредственно въ вольтахъ.
Изъ § 4 извѣстно, что вольтметры устраиваютъ съ большимъ
сопротивленіемъ, чтобы они не потребляли на себя токъ большой
силы.
Поэтому, подвижную катушку пришлось бы дѣлать изъ
очень большого числа витковъ тонкой проволоки, что пред-
ставляетъ собою неудобство.
Вмѣсто этого вводятъ послѣдовательно съ катушкой доба-
, вочное сопротивленіе.
Извѣстно, что черезъ каждый приборъ можно пропускать
I. токъ только до извѣстной предѣльной силы.
Слѣдовательно, если имѣемъ приборъ, сопротивленіе кото-
раго г, равно, напримѣръ, 1 ому, а предѣльная сила тока равна
0,15 амперъ, то имъ можно измѣрить напряженіе не больше чѣмъ
0,15 вольта, потому что
ѵ ѵ
= 0,15а —— - =~і- ; откуда V —0,15г.
Если же надо тѣмъ же приборомъ измѣрять большія напря-
женія, то приходится понижать силу тока въ обмоткѣ введеніемъ
добавочнаго сопротивленія.
Пусть этотъ приборъ надо приспособить для измѣренія на-
пряженій до 150 вольтъ.
10
Такъ какъ приборъ даетъ полное отклоненіе при 0,18 ам.-
пера въ обмоткѣ, то послѣдовательно съ ней надо включить
такое сопротивленіе К (черт. 3), чтобы
. __ „ ,. V _ 150
’ ’ к + і> К-(-1
отсюда К +1 — = ЮОО 2; В = 999 2.
Вели желательно измѣрять напряженіе до 15 вольтъ, то добавоч-
ное сопротивленіе должно быть равно 99 омамъ; дѣйствительно:
V 15
», =0,15 а = -=4—=о2т-г
“ К-|-гг 114-1
отсюда В +1 = = 100 2; В = 99 2.
Если—до 1,5 вольта, то добавочное сопротивленіе будетъ равво
9 омъ:
„ ,, V 1,5
— 0,15 а — ь ,— — ,, т-,
* ’ К-|-Гр Е-рі
В4-1==^-=Ю2; В = 92.
1 0,15
Изъ примѣровъ видно, что желая приспособить приборъ для
напряженій въ 10, 100 и юоо разъ большихъ, чѣмъ то, на кото-
рое онъ разситанъ, надо послѣдовательно съ обмоткой вводить
добавочное сопротивленіе въ 9, 99 и 999 разъ большее, чѣмъ
сопротивленіе прибора.
Отсюда вытекаетъ общее правило: если желаютъ, чтобы
данный вольтметръ могъ измѣрять напряженіе въ п разъ боль-
шее, чѣмъ то, на которое онъ разсчитанъ, то надо послѣдова-
тельно съ его обмоткой ввести добавочное сопротивленіе въ (»—1)
разъ большее, чѣмъ сопротивленіе обмотки.
§ 8. Точный милли-вольтъ амперметръ Сименса. Точный
милли-вольтъ амперметръ Сименса устроенъ подобно тому, какъ
это описано въ §§ в и 7 и представляетъ изъ себя ту особен-
ность, что имѣетъ внутри корпуса добавочныя сопротивленія
и шунты, которые по желанію могутъ быть введены: первые—
послѣдовательно, а вторые—параллельно прибору.
Для этого онъ имѣетъ коммутаторъ, состоящій изъ в гнѣздъ
и одного штепселя.
Вставленіемъ штепселя въ лѣвыя гнѣзда—вводятся доба-
вочныя сопротивленія. Правыя же гнѣзда служатъ для включенія
шунтовъ.
Шкала прибора разбита на 150 дѣленій; сопротивленіе
обмотки прибора равно 9 омамъ; стрѣлка отклоняется на полный
уголъ при пропусканіи по обмоткѣ тока въ 0,05 амперъ.
11
На черт. 4 изображенъ наружный видъ прибора, а на черк
5 показана его развернутая схема.
Коммутаторъ состоитъ изъ двухъ рядовъ планокъ, помѣщен-
ныхъ одинъ подъ другимъ такъ, что гнѣзда верхнихъ планокъ
находятся какъ разъ надъ гнѣздами нижнихъ. Штепсель состоитъ
изъ двухъ частей, изолированныхъ другъ отъ друга, а при вста-
вленіи въ гнѣзда замыкаетъ одновременно двѣ пары планокъ.
На схемѣ для ясности гнѣзда показаны не одно подъ дру-
гимъ, а рядомъ.
Измѣреніе напряженій.
1) Если штепсель вставленъ въ гнѣздо V,, то послѣдова-
тельно съ приборомъ вводится такое сопротивленіе, что полное
сопротивленіе прибора будетъ равно 60 омамъ. Теперь приборъ
оказывается пригоднымъ для измѣреній напряженій до 3 вольтъ-
0,05«= у0- ; Ѵ = 3®.
Цѣна каждаго дѣленія въ этомъ случаѣ равна 0,02 г.
2) Если штепсель вставленъ въ гнѣздо Ѵ2, то приборъ
годенъ для измѣренія напряженія до 15 вольтъ. Его сопроти-
вленіе при этомъ равно 300 омамъ.
3) При положеніи штепселя въ гнѣздѣ Ѵ3. можно измѣрять
напряженіе въ 150 вольтъ. Въ этомъ случаѣ сопротивленіе
вольтметра оказывается равнымъ 3000 омамъ.
Измѣреніе силы тока.
1) При положеніи штепселя въ гнѣздѣ Аь параллельно при-
бору вводится такой шунтъ, что полное сопротивленіе прибора
будетъ равно 3 ома и полный уголъ отклоненія стрѣлки будетъ
отвѣчать 0.15 амперъ.
2) Если штепсель вставленъ въ гнѣздо А2, то приборомъ
можно измѣрять токъ силой до 1,5 амперъ.
3) Наконецъ, если штепсель вставить въ гнѣздо А3, то при-
боромъ можно измѣрять токъ до 15 амперъ.
4) При измѣреніи токовъ больше 15 амперъ употребляютъ
особые шунты, которые присоединяются параллельно зажимамъ
А и В (черт. 5).
При пользованіи приборомъ съ добавочными шунтами штеп-
сель долженъ быть вставленъ въ гнѣздо А,.
12
§ 9. Тепловые приборы. Устройство тепловыхъ приборовъ
основано на свойствѣ проволоки удлиняться отъ нагрѣванія при
прохожденіи по ней тока.
Тепловой приборъ состоитъ изъ тонкой платиносеребряной
проволоки АВ (черт. 6), къ средней части которой присоеди-
няется латунная проволока Е, закрѣпленная другимъ своимъ
концомъ къ корпусу прибора. Отъ этой проволоки идетъ шел-
ковая нить С, которая перекидывается черезъ роликъ и натяги-
вается пружинкой Р.
Къ ролику крѣпится стрѣлка, верхній конецъ которой мо-
жетъ двигаться противъ шкалы съ дѣленіями.
Когда проволока находится въ холодномъ состояніи, то
стрѣлка стоитъ на нулѣ. При прохожденіи же тока, проволока
нагрѣвается, удлиняется и прогибается. Пружинка Р выбираетъ
образовавшуюся слабину и вращаетъ роликъ вмѣстѣ со стрѣлкой.
Уголъ отклоненія стрѣлки зависитъ отъ удлиненія прово-
локи, которое, въ свою очередь, пропорціонально нагрѣванію.
Для точной установки стрѣлки на ноль, когда приборъ не
включенъ, слѣдуетъ винтомъ 8 передвигать зажимъ А въ ту или
другую сторону.
Подобные приборы, снабженные шунтами илп добавочными
сопротивленіями, могутъ служить въ качествѣ вольтметровъ или
амперметровъ.
Тепловые приборы одинаково пригодны какъ для постоян-
наго, такъ и для перемѣннаго тока, т. к. проводникъ нагрѣвается
и удлиняется независимо отъ того, въ какую сторону по нему
проходитъ токъ. При включеніи ихъ въ цѣпь постояннаго тока
соблюдать полюса, очевидно, не надо.
Въ техникѣ радіотелеграфа встрѣчаются тепловые ампер-
метры безъ шунта.
Они устроены слѣдующимъ образомъ (черт. 7): отъ зажима
А токъ развѣтвляется на 3 равныя части: въ точкахъ щ, аг и а,
онъ снова развѣтвляется на равныя части такъ, какъ это пока-
зано на схемѣ.
Затѣмъ въ точкамъ Ъ2, Ь3 и онъ поступаетъ на общую
планку и отъ нея идетъ къ зажиму В.
Такимъ образомъ, по каждому участку проволоки тп, кото-
рая своимъ удлиненіемъ вращаетъ стрѣлку, проходитъ только
’/в часть всего тока, пропускаемаго черезъ амперметръ. Если
проволока можетъ выдержать, напримѣръ, токъ до 1,5 ампера,
то съ помощью подобныхъ развѣтвленій можно черезъ ампер-
метръ пропускать токъ до 9 амперъ.
Этимъ путемъ удается строить амперметры безъ шунта
на довольно значительную силу‘тока.
13
Большинство тепловыхъ приборовъ снабжено приспособле-
ніями, препятствующими рѣзкимъ колебаніямъ стрѣлки.
Оно заключается въ томъ, что въ оси рамки прикрѣпляется
тонкій аллюминіевый дискъ, вращающійся между полюсами
постояннаго магнита.
Индуктирующіеся въ дискѣ токи Фуко препятствуютъ рѣз-
кимъ движеніямъ стрѣлки *).
Измѣреніе сопротивленій.
§ 10. Способъ вольтъ-амперметра. При помощи вольтметра
и амперметра легко измѣрять различныя сопротивленія.
Для этого поступаютъ слѣдующимъ образомъ: собираютъ
цѣпь, состоящую изъ послѣдовательно соединенныхъ: источника
тока, амперметра и того сопротивленія, величину котораго же-
лаютъ измѣрить (черт. 8). Къ концамъ сопротивленія присоеди-
няютъ въ видѣ отвѣтвленія вольтметръ. Замыкаютъ токъ и
замѣчаютъ показанія приборовъ.
Показаніе вольтметра V равно, очевидно, паденію вольтъ,
на сопротивленіи, а отсчетъ по амперметру .1 равенъ силѣ тока
въ немъ **).
Эти данныя позволяютъ по формулѣ Ома опредѣлить иско-
мое сопротивленіе, которое равно
§ 11. Способъ вольтметра. Для измѣренія большихъ сопро-
тивленій—напримѣръ сопротивленія изоляціи—пользуются однимъ
вольтметромъ.
Сперва его присоединяютъ непосредственно къ концамъ
цѣпи и замѣчаютъ отсчетъ Ѵ(). Потомъ послѣдовательно съ вольт-
метромъ вводятъ измѣряемое сопротивленіе и повторяютъ наблю-
*) Токами Фуко называются токи, индуктирующіеся въ сплошныхъ
металлическихъ массахъ при движеніи ихъ въ магнитномъ полѣ.
Вслѣдствіе взаимодѣйствія поля, создаваемаго этими токами, съ
полемъ основнымъ, движеніе металлическихъ массъ въ магнитномъ полѣ
всегда задерживается. Тормозящее дѣйствіе токовъ Фуко легко можетъ
быть обнаружено слѣдующимъ опытомъ:
Между полюсами сильнаго электромагнита помѣщаютъ мѣдный ша-
рикъ, подвѣшенный на нити.
Нить закручиваютъ и приводятъ шарикъ во вращательное движеніе.
Если въ это время замкнуть токъ въ обмоткѣ электромагнита, то шарикъ
подъ дѣйствіемъ токовъ Фуко немедленно остановится.
**) Считается, что сопротивленіе вольтметра такъ велико, что отвѣт-
вляющимся въ него токомъ можно пренебречь.
14
деніе. Новое показаніе прибора V будетъ, очевидно, меньше Ѵо
во столько разъ, во сколько общее сопротивленіе при второмъ
измѣреніи было больше, чѣмъ при первомъ. Если сопротивленіе
самого вольтметра равно г, то
— г+к, рд-ь к есть искомое со-
противленіе. Изъ этой пропорціи К опредѣляется весьма просто:
Ѵог = Ѵг-(-ѴК
ѴЕ = г(Ѵ0-Ѵ)
К = г(^—1).....................(3)
Примѣръ. Пусть имѣется моторъ, у котораго изоляція об-
мотки электромагнитовъ настолько повреждена что между кор-
пусомъ и жилой проводника имѣется сообщеніе. Требуется опре-
дѣлить, каково сопротивленіе этого сообщенія. Для измѣренія
берутъ точный милли-вольтъ-амперметръ, присоединяютъ его
непосредственно къ зажимамъ цѣпи и замѣчаютъ отсчетъ напр.
100 вольтъ.
Затѣмъ присоединяютъ вольтметръ къ цѣпи такъ, какъ
показано на схемѣ (черт. 9), т. е. одинъ его полюсъ присоеди-
няютъ непосредственно къ цѣпи, а другой къ корпусу мотора.
Обмотку-же электромагнитовъ соединяютъ съ другимъ полюсомъ
цѣпи.
Такимъ образомъ, послѣдовательно съ вольтметромъ оказы-
вается введеннымъ искомое сопротивленіе изоляціи. Если вольт-
метръ въ этомъ случаѣ ничего не покажетъ, то это значитъ, что
изоляція вполнѣ исправна. Если же стрѣлка отклонится на нѣ-
которое число дѣленій, то изоляція не исправна.
Если, напримѣръ, стрѣлка отклонилась на 2 дѣленія, то
сопротивленіе изоляціи оказывается равнымъ 147.000 омъ. Дѣй-
ствительно, подставивъ въ вышеприведенную формулу вмѣсто
г — 30002 (таково сопротивленіе милли-вольтъ амперметра, собран-
наго для измѣренія напряженій до 150 вольтъ), вмѣсто V, и
V—100 и 2, получимъ:
Іі = 300о(1“’ —1 ) = 3000 X 49 = 147.0002.
Слѣдуетъ замѣтить, что подобныя измѣренія получаются
тѣмъ точнѣе, чѣмъ большимъ сопротивленіемъ обладаетъ вольт-
метръ.
15
ГЛАВА II.
Динамо-машины.
§ 12. Составныя части. Дѣйствіе динамо-машинъ основано
на явленіи электро-магнитной индукціи, которое заключается въ
томъ, что въ проводникѣ, движущемся въ магнитномъ полѣ и
пересѣкающемъ его силовыя линіи, появляется электродвижущая
сила.
Поэтому всякая динамо-машина должна состоять изъ двухъ
частей: 1) электромагнитовъ, создающихъ магнитное поле и
2) якоря, т. е. движущагося проводника, въ которомъ индуктируется
электродвижущая сила.
Электромагниты и якоря бываютъ самаго разнообразнаго
устройства. Подробно они будутъ описаны ниже.
§13. Индукція въ кольцѣ. Передъ изученіемъ составныхъ
частей динамо-машинъ слѣдуетъ разсмотрѣть, какимъ образомъ
происходитъ явленіе индукціи въ замкнутомъ проводникѣ при
вращеніи его въ равномѣрномъ магнитномъ полѣ.
Пусть замкнутый проводникъ прямоугольной формы (черт. 10),
помѣщенный между полюсами постояннаго магнита, вращается
вокругъ своей оси, перпендикулярной къ направленію силовыхъ
линій. Для удобства разсужденій на послѣдующихъ чертежахъ
изображенъ не весь проводникъ, а только его сѣченіе плоскостью,
перпендикулярной плоскости самого проводника и параллельной
направленію поля.
Когда витокъ находится въ положеніи аа (черт. 11), онъ
захватываетъ полный магнитный потокъ—въ данномъ случаѣ
40 силовыхъ линій.
При вращеніи витка по направленію стрѣлки, число захва-
тываемыхъ имъ силовыхъ линій начинаетъ уменьшаться.
Дѣйствительно:
въ положеніи I II Ш „ IV ьь витокъ захватываетъ 38 линій „ 32 „ „ 22 „ 8 „ „ „ 0
Теперь потокъ начинаетъ увеличиваться и въ
положеніи V достигаетъ 8 линій VI „ 22 „ » VII „ 32 „ VIII „ 38 „ Наконецъ въ положеніи во „ 40
16
Такимъ образомъ, въ теченіе '/г оборота потокъ, захваты-
ваемый виткомъ, измѣняется отъ полной своей величины до О и
снова увеличивается до первоначальнаго значенія.
Вслѣдствіе измѣненія потока, въ виткѣ появляется индукти-
рованная электродвижущая сила, направленіе которой за время
этого полъ-оборота сохраняется все время постояннымъ; опредѣ-
лить его весьма легко но правилу Максвеля.
Что же касается величины электродвижущей силы, то она
не остается постоянной.
Извѣстно, что величина индуктированной электродвижущей
силы зависитъ отъ скорости измѣненія магнитнаго потока, захва-
тываемаго проводникомъ: чѣмъ сильнѣе измѣняется потокъ въ
единицу времени—тѣмъ значительнѣе индуктируется электро-
движущая сила.
Пусть витокъ дѣлаетъ свой полный оборотъ въ 16 секундъ.
Тогда въ 1-ую секунду, при поворотѣ отъ положенія I до II,
потокъ измѣняется на 6 линій (отъ 38 до 32), во 2-ую секунду—
при поворотѣ отъ положенія II до III—на 10 линіи, въ 3-ью на
14 линій, въ 4-ую на 16 линій, въ 5-ую на 14 линій, въ 6-ую
на Ю, въ 7-ую опять на 6.
Если условно принять, что при измѣненіи потока на 1 линію
въ 1 секунду въ виткѣ индуктируется электродвижущая сила
въ 1 вольтъ, то въ теченіе первой секунды электродвижущая
сила будетъ равна 6 вольтъ, въ теченіе второй—10, 3-ьей—14,
4-ой—16, 5-ой—14, 6-ой—10 и 7-ой—6 вольтъ.
Разсуждая строго, въ теченіе каждой секунды эл. дв. сила
тоже будетъ мѣняться, т. к. и въ это время скорость измѣненія
потока не сохраняетъ постоянной величины. Такъ напр., въ те-
ченіе первой половины 2 ой секунды (при поворотѣ отъ положе-
нія II до II1) потокъ измѣняется на 4 линіи, а въ теченіе второй
половины той же секунды (при поворотѣ отъ пол. II1 до III) онъ
измѣнится на 6 линій.
Соотвѣтственно съ этимъ, въ теченіе первой половины
2-ой секунды въ виткѣ будетъ индуктироваться 8, а во второй
половинѣ—12 вольтъ.
Чтобы представить себѣ картину измѣненія эл. дв. силы
во всей полнотѣ—пришлось бы и каждый промежутокъ времени
въ ’/а секунды дѣлить на двѣ части; четверти опять дѣлить
и такъ безъ конца.
Но во всякомъ случаѣ, для среднихъ положеній витка по-
лученныя цифры вѣрны.
Дѣйствительно, если въ первую половину 2-ой секунды эл.
дв. сила равнялась 8 вольтамъ, а во вторую половину 12—то
вѣдь она не сразу измѣнилась отъ 8 до 12, а была равна въ
нѣкоторый средній моментъ, когда витокъ находился въ поло-
женіи II1, ровно 10 вольтамъ.
Поэтому, приведенныя выше величины эл. дв. силы могутъ
быть отнесены не къ промежуткамъ времени, въ теченіе кото-
рыхъ витокъ переходилъ отъ положенія I до положенія II, отъ
II до III и т. д., а къ нѣкоторымъ среднимъ моментамъ, соот-
вѣтствующимъ положеніямъ I1, II1, III1, №(6), V1, VI1, VII1.
Въ положеніяхъ аа въ виткѣ эл. дв сила совершенно не
будетъ индуктироваться. Въ этомъ легко убѣдиться, если обра-
тить вниманіе, что при прохожденіи витка черезъ эти положе-
нія, захватываемый имъ потокъ величины своей не измѣняетъ.
На черт. 11 видно, что при поворотѣ отъ а до а' какъ было
40 линій внутрп витка—такъ и осталось.
Такимъ образомъ, измѣненіе эл. дв. силы за время первой
половины оборота витка можетъ быть сведено въ слѣдующую
таблицу.
Положеніе
витка
а
I'
II»
ІИ*
IV* (Ь)
V*
VI*
ѵп*
ѴІП* или
снова а
О
6
10
14
16
14
10
6
о
Если начертить двѣ взаимно перпендикулярныя прямыя ли-
ніи, какъ это показано на черт. 12, и по горизонтальной отло-
жить время, соотвѣтствующее различнымъ положеніямъ витка,
а по вертикальной эл. дв. силу въ вольтахъ, то получится гра-
фика, изображающая измѣненіе эл. дв. силы за первую половину
оборота витка (черт. 12).
Въ теченіе второй половины оборота эл. дв. сила будетъ
измѣняться по величинѣ совершенно такъ-же, какъ она мѣня-
лась въ теченіе первой половины, но ея направленіе будетъ иное.
Разсуждая по правилу Максвеля, легко видѣть, что послѣ того,
какъ проводникъ прошелъ линію аа, въ немъ направленіе индук-
тированной эл. дв. силы измѣнилось.
Когда проводникъ двигался выше линіи аа, эл. дв. сила
была направлена въ немъ за плоскость чертежа—когда же онъ
проходитъ ниже нея,—то она направлена изъ за плоскости
чертежа. ______-——-,
18
Поэтому, графика измѣненія эл. дв. силы за вторую поло-
вину оборота будетъ совершенно такая же, какъ и изображенная
на черт. 12, но ее придется повернуть на 180°. если условиться,
что вверхъ откладывается эл. дв. сила, направленная въ про-
водникѣ за плоскость чертежа и внизъ,—направленная изъ за
нея (черт. 13).
Въ справедливости построенія графики, изображенной на
черт. 13, легко убѣдиться, повторивъ приведенныя выше разсу-
жденія.
Если графики соединить въ одну,—то получится картина
измѣненія эл. дв. силы въ виткѣ какъ «іо величинѣ, такъ и по
направленію за время одного полнаго оборота витка (черт. 14).
Графика показываетъ, что въ виткѣ индуктируется перемѣнная
электродвижущая сила, которая за каждый оборотъ претерпѣ-
ваетъ полное измѣненіе (отъ нуля возрастаетъ до максимума,
падаетъ до О, измѣняетъ направленіе, снова доростаетъ до мак-
симума, но въ другую сторону, и, наконецъ, опять уменьшается
до нуля).
При этомъ она достигаетъ наибольшихъ значеній въ тѣ мо-
менты, когда плоскость витка совпадаетъ съ направленіемъ си-
ловыхъ линій и равна нулю, когда витокъ располагается пер-
пендикулярно имъ.
Время полнаго измѣненія эл. дв силы, носитъ названіе пе-
ріода, а наибольшее значеніе, до котораго она дорастаетъ, назы-
вается амплитудой.
§ 14. Электромагниты динамо-машинъ. Для созданія мощ-
наго магнитнаго поля въ динамо-машинахъ обыкновенно употре-
бляются электромагниты, которымъ придается различная форма.
Въ старыхъ динамо-машинахъ сердечника электромагни-
товъ имѣютъ видъ, показанный на черт. 15.
Двумя послѣдовательно соединенными обмотками Мі и М?
сердечникъ намагничивается такъ, чтобы одинъ изъ его концовъ
былъ И, а другой 8 полюсомъ. Въ пространствѣ между полю-
сами образуется магнитное поле, причемъ силовыя линіи замы-
каются такъ, какъ это показано на чертежѣ пунктирной линіей.
Для увеличенія густоты поля, обмотка якоря, т. е. тѣ витки,
въ которыхъ индуктируется электродвижущая сила, наматы-
вается на хорошо магнитнопроницаемый желѣзный сердечникъ.
Воздушный слой между поверхностью якоря и полюсами
долженъ быть наивозможно малъ, потому что съ его увеличе-
ніемъ повышается магнитное сопротивленіе и, слѣдовательно,
уменьшается густота магнитнаго поля.
Часто электромагнитамъ придаютъ форму, показанную на
черт. 16.
19
Здѣсь магнитная цѣпь развѣтвлена. Магнитный потокъ,
исходя изъ К полюса, проходитъ черезъ якорь, входитъ въ 8
полюсь и тамь развѣтвляется на двѣ части.
Большія динамо машины значительной мощности дѣлаются,
обыкновенно, многополюсными. Остовъ ихъ электромагнитовъ
представляетъ собой полый цилиндръ, на внутренней поверхно-
сти котораго имѣются выступы. Обмотка накладывается на нихъ
съ такимъ расчетомъ, чтобы сосѣдніе полюса были разноименны.
Число полюсовъ бываетъ всегда четное.
На черт. 17 изображены электромагниты 8-ми полюсной ма-
шины, причемъ пунктирными линіями показано, какимъ обра-
зомъ замыкаются силовыя линіи.
Остовы электромагнитовъ дѣлаютъ изъ мягкой стали, кото-
рая употребляется потому, что она очень удобна для отливки и,
что самое главное, обладаетъ большой магнитной проницаемостью.
Мягкое желѣзо, хотя и имѣетъ большую проницаемость,
чѣмъ сталь, но не примѣняется при изготовленіи остововъ элек-
тромагнитовъ, такъ какъ, оно обладаетъ очень малымъ остаточ-
нымъ магнетизмомъ, который, какъ будетъ выяснено ниже, не-
обходимъ для самовозбужденія динамо-машинъ.
§ 15. Якоря динамо-машинъ. Якорь динамо-машины пред-
ставляетъ собою цилиздръ, сдѣланный изъ мягкаго желѣза, на
который по производящимъ наложены витки проводника, пере-
сѣкающаго силовыя линіи магнитнаго поля.
Желѣзный цилиндръ носитъ названіе сердечника якоря, а
проводникъ, намотанный на него, называется обмчткой.
Якорь такой формы называется барабаннымъ (черт. 18).
Въ старыхъ динамо машинахъ примѣнялись такъ называе-
мые кольцевые якоря, которые представляли собой (черт. 19)
желѣзное кольцо съ обмоткой, намотанной на немъ въ видѣ
спирали.
Теперь такіе якоря выведены изъ употребленія и въ на-
стоящемъ курсѣ они разсматриваться не будутъ.
§ 16. Полученіе перемѣннаго тока въ 2-хъ полюсной динамо-
машинѣ. Изъ § 13 извѣстно, что при вращеніи замкнутаго
проводника въ равномѣрномъ магнитномъ полѣ, въ немъ индук-
тируется перемѣн <ая электродвижущая сила. Если къ этому
витку тѣмъ иди инымъ способомъ присоединить внѣшнюю цѣпь,
то въ ней появится токъ, который также будетъ перемѣннымъ.
Пусть барабанный якорь, на который насаженъ одинъ ви-
токъ, вращается въ магнитномъ полѣ между полюсами электро-
магнита. Концы витка выведены къ двумъ собирательнымъ коль-
цамъ т и п (черт. 2о), изолированнымъ другъ отъ друга и при-
крѣпленнымъ къ сердечнику якоря.
2'
20
Къ поверхности колецъ прижимаются двѣ щетки А и В, къ
которымъ присоединяется внѣшняя цѣпь.
На чертежѣ 20 легко видѣть, что токъ во внѣшней цѣпи
будетъ измѣнять свое направленіе, причемъ въ теченіе одного
оборота якоря онъ совершитъ одинъ періодъ, т. *. 2 раза достиг-
нетъ наибольшей величины и 2 раза будетъ равенъ нулю. Наи-
большихъ значеній онъ достигнетъ въ тѣ моменты, когдавитокъ
проходитъ подъ полюсами, и раненъ нулю, когда витокъ прохо-
дитъ положеніе, перпендикулярное направленію поля *).
Это направленіе, перпендикулярное силовымъ линіямъ на-
зывается безразличной или нейтральной линіей.
Если взять не одинъ витокъ, а намотать на якорь цѣлую
катушку, то характеръ измѣненія эл. дв. силы останется преж-
нимъ. но величина ее возрастетъ.
Дѣйствительно, при вращеніи якоря въ каждомъ шлагѣ
индуктируется нѣкоторая эл. дв. сила. Такъ какъ эти шлаги
соединены другъ съ другомъ послѣдовательно, то ихъ эл. дв.
силы складываются, вслѣдствіе чего полная электродвижущая
сила всей обмотки будетъ увеличиваться съ увеличеиіемч. числа
шлаговъ.
§ 17. Выпрямленіе перемѣннаго тока въ 2-хъ полюсной
динамо машинѣ. Съ помощью довольно простого приспособленія
перемѣнный токъ, получаемый отъ динамо-машины, выпрямляется
въ постоянный.
Для этого концы обмотки якоря выводятъ не къ собиратель-
нымъ кольцамъ, а къ такъ назыв. коллектору, который состоитъ
изъ двухъ, изолированныхъ другъ отъ друга, полуколецъ а и Г>
(черт. 21).
Коллекторъ вращается вмѣстѣ съ якоремъ, а. двѣ щетки А
и В, расположенныя на безразличной линіи, остаются все время
неподвижными.
При вращеніи якоря отъ положенія I до III эл. дв. сила
возрастаетъ въ немъ отъ О до нѣкотораго максимума и снова
понижается до О. При этомъ во внѣшней цѣпи токъ идетъ отъ
щетки А (-]-) къ щеткѣ В (—). При переходѣ обмоткой безраз-
личной линіи, въ ней эл. дв. сила мѣняетъ свое направленіе,
но относительно внѣшней цѣпи ея направленіе остается преж-
нимъ.
По чертежамъ видно, что когда полукольца мѣняютъ свои
знаки, т> они подходятъ подъ другія щетки.
Полукольцо, бывшее (-]-) становится (—), новъ то же время
оно переходитъ изъ подъ щетки А подъ щетку В, которая и
*) Очевидно, что кривая измѣненія тока во внѣшней цѣпи будетъ
подобна кривой, изображенной на черт. 14.
21
раньше была (—). Поэтому въ цѣпи токъ не мѣняетъ направленія
и щетки вое время сохраняютъ свой знакъ.
Описаннымъ способомъ токъ во внѣшчей цѣпи удается сдѣ-
лать постояннымъ по направленію. Но по величинѣ онъ мѣняется,
достигая наибольшихъ значеній, когда катушка проходитъ подъ
полюсами, и уменьшало» до О въ тѣ моменты, когда катушка
находится на безразличной линіи.
Такой токъ называется пульсирующимъ и графически изобра-
жается такъ, какъ это показано на черт. 22.
Наименованіе щетокъ вполнѣ зависитъ отъ стороны враще-
нія якоря и отъ направленія магнитнаго поля.
Измѣняя или только сторону вращенія, или только напра-
вленіе поля, наименованіе щетокъ можно мѣнять по желанію. Но
если измѣнить то и другое, то знаки щетокъ останутся преж-
ними. Въ этомъ легко убѣдиться, сравнивая черт. 23 и 24 съ
черт. 21.
Якоря съ обмотками, состоящими изъ одной катушки,
почти никогда не употребляются; обыкновенно ихъ дѣлаютъ нѣ-
сколько.
На черт. 25 изображена динамо-машина съ якоремъ, об-
мотка котораго состоитъ изъ 2-хъ кату пекъ. Въ немъ эл. дв.
сила индуктируется совершенно такъ же, какъ въ разобранномъ
выше случаѣ и токъ во внѣшней цѣпи по прежнему естается
пульсирующимъ.
На величину эл. дв. силы увеличеніе числа катушекъ въ
данномъ случаѣ вліянія не оказываетъ, такъ какъ онѣ. какъ это
видно по черт. 25, соединены параллельно, а не послѣдовательно.
Такое соединеніе влечетъ за собою лишь уменьшеніе сопро-
тивленія якоря, что, конечно, выгодно *).
Но дальнѣйшее увеличеніе числа катушекъ вліяетъ уже па
характеръ измѣненія силы тока во внѣшней цѣпи.
Дѣйствительно,—пусть на якорь намотаны 4 катушки,
концы которыхъ выведены къ коллектору, состоящему изъ 4-хъ
изолированныхъ другъ отъ друга пластинъ (черт. 26). Въ I поло-
женіи якоря, въ катушкахъ 1 и 3, расположенныхъ на безраз-
личной линіи, эл. дв. сила не индуктируется; въ катушкахъ же
2 и 4, расположенныхъ подъ полюсами, она достигаетъ своей
максимальной величины. При этомъ катушки 2 в4 оказываются
соединенными параллельно, вслѣдствіе чего на внѣшнюю цѣпь
дѣйствуетъ эл. дв. сила, равная наибольшей эл. дв. силѣ, индук-
тирующейся въ одной катушкѣ.
Въ положеніи Ш на безразличной линіи окажутся катушки
2 и 4, а подъ полюсами—1 и 3 и на цѣпь будетъ дѣйствовать
*) Сравни сопротивленіе якоря съ внутреннимъ сопротивленіемъ
элемента.
22
эл. дв. сила попрежнему равная наибольшей эл. дв. силѣ, индук-
тирующейся въ одной катушкѣ.
Въ среднихъ положеніяхъ (II и IV) во всѣхъ катушкахъ
индуктируются одинаковыя эл. дв. силы и онѣ оказываются
соединенными попарно послѣдовательно. въ двѣ параллельныя
группы.
Въ эти м шенты на внѣшнюю цѣпь дѣйствуетъ эл. дв. сила,
складывающаяся изъ эл. дв. силъ, получаемыхъ въ каждой изъ
2-хъ послѣдовательно соединенныхъ катушекъ.
Чтобы прослѣдить характеръ измѣненія полной эл. дв. силы,
надо обратиться кь помощи графикъ, изображенныхъ на черт. 27.
На графикѣ 1 представлена выпрямленная эл. дв. сила 1 и
3 катушекъ на графикѣ 2—2 и 4 катушекъ. Изъ разсмотрѣнія
графикъ видно, что онѣ во всемъ подобны другъ другу, но одна
изъ нихъ сдвинута относительно другой; это будетъ вполнѣ по-
нятнымъ, если вспомнить, что въ тѣ моменты, когда въ 1 и
3 катушкахъ ничего не индуктируется—во 2 и 4 эл. дв. сила,
достигаетъ своего наиболі шаго значенія.
Съ помощью графикъ 1 и 2 получается графика 3, изобра-
жающая измѣненіе полной эл. дв. силы динамо-машины.
Для ея построенія поступаютъ слѣдующимъ образомъ:
Когда якорь находится въ положеніи 1 (черт. 26 и гра-
фики 1 и 2) на цѣпь дѣйствуетъ только эл. дв. сила катушекъ
2 и 4. Снявъ ея величину съ графики 2, откладываютъ ее отъ
точки I вверхъ по вертикальной оси. Во второмъ положеніи
якоря на цѣпь дѣйствуетъ эл. дв. сила 1 и 3 катушекъ, выра-
жающаяся отрѣзкомъ прямой ай (графика 1). и эл. дв. сила
2 и 4 катушекъ, выражающаяся отрѣзкомъ а'й' (графика 2).
Такт, какъ въ этотъ моментъ катушки соединены попарно
послѣдовательно, то эти эл. дв. силы надо сложить.
Полученную величину (ай-|-а'<1') откладываютъ вверхъ отъ
точки II.
Въ третьемъ положеніи якоря на цѣпь будетъ дѣйствовать
только эл. дв. сила 1 и 3 катушекъ. Снявъ ее съ графики 1,
откладываютъ отъ точки III тоже вверхъ.
Продолжая подобное построеніе для послѣдующихъ поло-
женій якоря, получаютъ графику 3,—изображающую измѣненіе
полной эл. дв. силы динамо-машины.
Вполнѣ очевидно, что кривая измѣненія силы тока во внѣ-
шней цѣпи будетъ совершенно такая же.
Сравненіе полученной кривой съ кривой, изображенной на
черт. 22, показываетъ, что при четырехъ катушкахъ колебанія
эл. дв. силы динамо-машины значительно меньше, чѣмъ при двухъ-
Соединеніе катушекъ въ обмоткѣ описаннаго якоря схема-
тически изображено четырьмя схемами на черт. 28.
23
Эти схемы соотвѣтствуютъ различнымъ положеніямъ якоря,
приведеннымъ на черт. 26.
Разсмотрѣніе обоихъ чертежей показываетъ, что обмотка
всегда разіѣляется на двѣ параллельныя цѣпи, причемъ въ
каждую цѣпь входитъ либо двѣ. либо одна катушка.
Двѣ катушки входятъ тогда, когда якорь находится въ по-
ложеніяхъ II и IV, т. е. когда каждая щетка касается одной
коллекторной пластины.
Въ тѣ же моменты, когда каждая щетка касается одновре-
менно двухъ пластинъ (положенія I и III), катушки, находя-
щіяся на безразличной линіи, замыкаются щетками на корот-
кую и выводятся изъ цѣни или, какъ говорятъ, коммутируются.
На величину полной эл. дв. силы динамо-машины коммута-
ція вліянія не оказываетъ, такъ какъ катушки замыкаются на
короткую какъ разъ въ тѣ моменты, когда въ нихъ эл. дв. сила
не индуктируется.
§ 18. Если число катушекъ еще увеличить и довести ихъ
число до 8, раздѣливъ соотвѣтственно и коллекторъ на 8 изо-
лированныхъ другъ отъ друга частей, то колебанія силы тока
во внѣшней цѣпи с ладятся еще больше.
При употребленіи якорей съ 20 и болѣе катушками практи-
чески можно считать, что эл. дв. сила и сила тока во внѣшней
цѣни дѣлаются вполнѣ постоянными.
Слѣдующая таблица показываетъ вліяніе числа катушекъ
въ обмоткѣ якоря на колебанія силы тока.
Число катушекъ. Колебанія силы тока въ °/о отно- сительно сред- няго значенія.
2 50.00
4 17,00
10 2,49
12 1,70
20 0,61
40 0,14
90 0,03
§ 19. Изъ разсмотрѣнія 2-хъ полюсной динамо-машины,
можно вывести, что у нея:
1) Число коллекторныхъ пластинъ равно числу катушекъ
въ обмоткѣ якоря, причемъ число катушекъ четное.
24
2) Чѣмъ больше катушекъ, тѣмъ меньшія измѣненія испы-
тываетъ сила тока во внѣшней цѣпи.
3) Параллельныхъ цѣпей въ обмоткѣ якоря 2.
4) Щетокъ тоже 2, причемъ онѣ долясны располагаться на
безразличной линіи.
Въ этомъ послѣднемъ положеніи нетрудно убѣдиться, раз-
смотрѣть черт. 29 и 30. на которыхъ щетки расположены не на
безразличной линіи, а надъ полюсами.
Черт. 29 показываетъ, что при такомъ расположеніи комму-
тироваться будутъ какъ разъ тѣ катушки, въ которыхъ обра-
зуется эл. дв. сила. Вслѣдствіе этого въ ихъ коротко замкнутой
цѣпи возникнетъ сильный токъ, а во внѣшней цѣпи тока не
будетъ.
Если же якорь находится въ положеніи, показанномъ на
черт. 30, то катушки оказываются соединенными навстрѣчу
(схема черт. 31), вслѣдствіе чего ихъ эл. дв. силы уничтожатъ
другъ друга и въ цѣпи тока тоже не будетъ.
Отсюда слѣдуетъ, что щетки при якоряхъ описаннаго
устройства должны быть расположены непремѣнно на беразлич-
ной линіи.
Существуютъ, однако, такіе якоря, у которыхъ щетки
устанавливаются именно подъ полюсами.
Если у якоря, изображеннаго на черт. 29, повернуть кол-
лекторъ на 90° влѣво, оставивъ на мѣстѣ обмотку и щетки, то
по черт. 32 не трудно видѣть, что теперь щетки хотя и стоятъ
подъ полюсами, но коммутируютъ катушки 1 и з, въ которыхъ
эл. дв. силы нѣтъ; катушки же 2 и 4, въ которыхъ есть эл. дв.
сила, оказываются введенными въ цѣпь.
Поэтому положеніе щетокъ въ якоряхъ всѣхъ системъ опре-
дѣляется по слѣдующему правилу: щетки должны быть распо-
ложены такъ, чтобы коммутированныя ими катушки находились на
безразличной линіи.
§ 20. Многополюсныя динамо-машины. Съ увеличеніемъ
мощности динамо-машины увеличивается, очевидно, сила тока въ
якорѣ.
Поэтому въ двухполюсныхъ динамо-машинахъ, у которыхъ
обмотка имѣетъ всегда 2 параллельныя цѣпи, приходится съ
повышеніемъ мощности увеличивать сѣченіе проводниковъ
обмотки, что влечетъ за собою значительное увеличеніе размѣ-
ровъ якоря.
Кромѣ того и электромагниты приходится дѣлать очень
большими.
Вслѣдствіе этихъ причинъ динамо-машины большой мощ-
ности всегда дѣлаютъ многополюсными съ увеличеннымъ числомъ
параллельныхъ цѣпей въ обмоткѣ якоря.
25
Полученіе перемѣннаго тока въ многополюсникъ динамо-
машинахъ почти не отличается отъ описаннаго уже въ § 16.
По черт. 33 не трудно видѣть, что въ 4 хъ полюсной машинѣ
за одинъ оборотъ якоря электродвижущая сила совершаетъ
2 періода, а не одинъ, какъ это было въ 2-хъ полюсныхъ маши-
нахъ.
При этомъ эл. дв. сила достигаетъ наибольшихъ значеній
въ тѣ моменты, когда проводники обмотки проходятъ подъ
полюсами (положенія I и Ш) и падаетъ до о, когда проводники
находятся между полюсами (положенія II и IV'), т. е. на безраз-
личныхъ линіяхъ, которыхъ теперь 2.
Съ увеличеніемъ числа полюсовъ, число которыхъ всегда
должно быть четное*) увеличится, очевидно, и число періодовъ,
которые совершаетъ эл. дв. сила; увеличится также и число
безразличныхъ линій. Въ 2-хъ полюсной машинѣ была 1 безраз-
личная линія и эл. дв. сила совершала 1 періодъ.
Въ 4-хъ полюсной машинѣ эл. дв. сила совершаетъ 2 періода
и имѣется 2 безразличныя линіи. По аналогіи можно сказать,
что въ 6-ти полюсной машинѣ будетъ 3 періода и 3 безраз-
личныя линіи. Въ общемъ: во всякой машинѣ число періодовъ,
совершаемыхъ эл. дв. силой за время одного оборота якоря,
такъ-же, какъ и число безразличныхъ линій, всегда бываетъ
равно числу паръ полюсовъ.
Выпрямленіе перемѣннаго тока, получаемаго отъ многопо-
люсныхъ динамо-машинъ, совершается съ помощью коллектора
совершенно подобно тому, какъ и въ двухполюсныхъ машинахъ.
Увеличеніемъ числа катушекъ въ обмоткѣ якоря, а также
соотвѣтственнымъ ихъ соединеніемъ, удается не толіко вполнѣ
выпрямить развиваемый машиной токъ, но и раздѣлить обмотку
на желаемое число параллельныхъ цѣпей.
Обмотки якорей многополюсныхъ динамо-машинъ по способу
навивки раздѣляются на нѣсколько видовъ. Въ качествѣ при-
мѣра на черт. 34 изображена такъ называемая параллельная
обмотка 4 хъ полюсной динамо-машины, причемъ для ясности
катушки озображены состоящими лишь изъ одного проводника.
16 проводниковъ образуютъ собою 8 катушекъ, причемъ въ
катушки входятъ попарно слѣдующіе проводники: I я катушка—
1 и 6 проводники; ІІ-я—2 п 13; ІП-я—3 и 8; ІѴ-я—4 и 15;
Ѵ-я—5 и 10; ѴІ-я—7 и 12; VII я—9 и 14; VIII—11 и 16.
Соотвѣтственно 8 катушкамъ имѣется 8 коллекторныхъ пла-
стинъ. Щетокъ 4; онѣ расположены такъ, что коммутируемыя
я ни катушки располагаются на безразличной линіи.
*) Двѣ противоположныя стороны каждой катушки должны проходить
подъ различными полюсами.
26
Одноименныя щетки соединяются другъ съ другомъ корот-
кими проводниками, къ которымъ присоединяется внѣшняя цѣпь.
Не трудно прослѣдить, что эта обмотка состоитъ изъ четы-
рехъ параллельныхъ цѣпей. Дѣйствительно, развернувъ и из-
образивъ ее схематически для положенія, показаннаго па черт.
34, получается слѣдующая картина (черт. 35): катушки I, И, V
и VII соединены параллельно дрзгъ съ другомъ; катушки же
III. IV, VI и VIII, находящіяся на безразличныхъ линіяхъ, ком-
мутированы щетками и въ цѣпь не входятъ.
§ 21. Подробности устройства якорей, коллекторовъ и
щетокъ. Въ § 15 было-уже сказано, что якорь состоитъ изъ,
сердечника и обмотки.
Сердечникъ якоря долженъ быть хорошо магнитнопрони-
цаемъ почему его всегда дѣлаютъ изъ мягкаго желѣза.
При вращеніи якоря въ магнитномъ полѣ, въ сердечникѣ
индуктируются токи Ф.\ко, которые безполезно расходуютъ часть
энергіи, превращая ее въ тепло Джоуля.
Разсуждая по правилу Флеминга правой руки, можно убѣ-
диться, что эти токи бываютъ всегда направлены по направле-
ніямъ. параллельнымъ оси якоря.
Для ослабленія ихъ, якоря разслаиваются перпендикулярно
оси вращенія и дѣлаются не изъ сплошной массы желѣза, а изъ
желѣзныхъ дисковъ толщиною около 0.5 мм. (черт. 36).
Другъ отъ друга диски изолируются тонкими бумажными
прокладками или слоемъ какого нибудь изолирующаго лака.
Около центра диски имѣютъ отверстія для вала, а по
окружности зубцы дія наложенія обмотки. Кромѣ того, они
имѣютъ отверстія аа, служащія частью для крѣпительныхъ бол-
товъ, а частью для вентиляціи.
Всѣ диски, изъ которыхъ состоитъ сердечникъ якоря, соби-
раются на валу, съ которымъ скрѣпляются посредствомъ шпон-
ки т (черт 37).
Съ обѣихъ сторонъ вала имѣются чугунныя плиты 8. кото-
рыя при помощи болтовъ а скрѣпляютъ диски между собою.
Для неподвижнаго соединенія дисковъ съ валомъ, на немъ
имѣется кольцевой выступъ В, къ которому диски прижимаются
гайкой В.
Коллектора у всѣхъ якорей дѣлаются изъ твердаго мате-
ріала для того, чтобы возможно уменьшить ихъ изнашиваніе.
Они состоятъ изъ брон'овыхъ пластинокъ, хорошо изолирован-
ныхъ другъ отъ друга прокладками изъ слюды или особаго
изолирующаго вещества, называемаго миканитомъ.
Колл- ктиръ скрѣпляется съ сердечникомъ якоря слѣдую-
щимъ образомъ (черт. 38): на валъ насаживается особая муфта,
которая соединяется съ нимъ посредствомъ шпонки.
27
На муфту накладываются бронзовые пластины а и слюдяныя
прокладки. Вся система неподвижно скрѣпляется съ муфтоі
посредствомъ нажимнаго кольца 8 и гайки К *).
Къ каждой коллекторной пластинѣ припаивается проводникъ,
выведенный отъ соотвѣтствующей катушки обмотки якоря.
Щетки бываютъ мѣдныя и угольныя. Мѣдныя щетки со-
стоятъ изъ мѣдной сѣтки или тонкихъ латунныхъ пластинокъ.
Угольныя щетки дѣлаются изъ прессованнаго подъ боль-
шимъ давленіемъ угольнаго порошка. Твердость ихъ значительно
меньше твердости коллекторныхъ пластинъ, почему изнашиваніе
коллектора при угольныхъ щеткахъ меньше, чѣмъ при мѣдныхъ.
Щетки помѣщаются въ особыхъ щеткодержателяхъ, вмѣстѣ
съ которыми могутъ быть передвигаемы по поверхности коллек-
тора.
Въ гнѣздахъ щеткодержателей утольныхъ щетокъ имѣются
пружинки, прижимающія щетки къ коллектору, что необходимо
для уменьшенія контактнаго сопротивленія.
Поверхность соприкосновенія щетокъ съ коллекторомъ
должна быть такова, чтобы плотность тока въ контактахъ но
превышала 0.07 ампера на 1 кв. мм.
Вполнѣ понятно, что щетки такъ-же какъ обмотка якоря
и пластины коллектора, должны быть надежно изолированы
отъ корпуса динамо-машины.
§ 22. Электродвижущая сила динамо машинъ. Извѣстно, что
величина индуктированной въ проводникѣ эл. дв. силы зависитъ
отъ скорости измѣненія магнитнаго потока, захватываемаго про-
водникомъ.
Поэтому слѣдующія причины увеличиваютъ эл. дв. силу
данной динамо-машины.
1. Увеличеніе скорости вращенія.
2. Увеличеніе густоты магнитнаго поля.
Кромѣ того -“я. дв. сила при прочихъ равныхъ условіяхъ
прямо пропорціональна числу послѣдовательно соединенныхъ
витковъ въ обмоткѣ якоря и числу паръ полюсовъ.
Возбужденіе динамо-машинъ.
§ 23. Независимое возбужденіе и самовозбужденіе. Для того,
чтобы динамо-машина дѣйствовала, необходимо намагнитить ея
электромагниты или, какъ говорятъ, возбудить динамо.
*) Толстыми черными линіями на чертежѣ показаны слюдяныя про -
кладки, изолирующія пластины отъ муфты.
28
Для этого проще всего присоединить къ обмоткѣ электро-
магнитовъ какой нибудь посторонній источникъ тока—напр. бата-
рею элементовъ ити особую магнитно-электрическую машину*).
Схема подобнаго включенія изображена на черт. 39.
Динамо-машины, въ которыхъ электромагниты питаются
подобнымъ способомъ, носятъ названіе динамо-машинъ съ неза-
висимымъ возбужденіемъ.
Но можно возбудить динамо-машину и не прибѣгая къ по-
мощи посторонняго источника, воспользовавшись тѣмъ, что отъ
предыдущей работы ея электромагниты сохранили нѣкоторый
остаточный магнетизмъ.
Дѣйствительно, съ помощью остаточнаго ма гнетизма можно
всегда получить въ якорѣ при его вращеніи слабую эл. дв. силу.
Если при этомъ цѣпь якоря замкнута черезъ обмотку электро-
магнитовъ, то въ послѣдней появится слабый токъ, который
усилить поле; ветѣдствіе этого увеличится эл. дв. сила и токъ
въ обмоткѣ электромагнитовъ, поле снова усилится, эл. дв. сила
опять возрастетъ и т. д.
Динамо-машина, какъ говорятъ, возбудится сама.
Вполнѣ очевидно, что въ первый разъ электромагниты
должны быть намагничены отъ посторонняго источника и только
при послѣдующей работѣ динамо можетъ возбудиться сама.
Въ зависимости отъ того, какимъ образомъ соединяются
другъ съ другомъ обмотки якоря и электромагнитовъ, динамо-
машины съ самовозбужденіемъ раздѣляются на три типа:
1) серіесъ-динамо;
2) шунтъ-динамо;
3) компаундъ-динамо.
§ 24. Серіесъ-динамо. Если обмотка электромагнитовъ ди-
намо-машины соединена послѣдовательно съ якоремъ и внѣшней
цѣпью, то такая динамо-машина носитъ названіе послѣдователь-
ной, или серіесъ-диначо (черт. 40).
На черт. 41 изображена ея схема.
Вполнѣ очевидно, что въ серіесъ-динамо сила тока въ якорѣ,
обмоткѣ электромагнитовъ и во внѣшней цѣпи одна и та-же.
Поэтому обмотка электромагнитовъ должна быть сдѣлана изъ
толстой проволоки. Число витковъ въ ней не должно быть боль-
шимъ, т. к. намагничиваніе зависитъ отъ числа амперъ-витковъ,
что позволяетъ при большомъ токѣ пользоваться небольшимъ,
сравнительно, числомъ витковъ.
Обмотка электромагнитовъ присоединяется къ якорю такъ,
чтобы проходящій по ней токъ усиливалъ поле остаточнаго ма-
*) Магнитно электрической машиной называется динамо-машина, у
«второй вмѣсто электромагнитовъ взяты обыкновенные постоянные магниты.
29
гнетизма. .Если этого не соблюсти, электромагниты размагнитятся
и динамо-машина возбуждаться не будетъ.
Для правильнаго присоединенія необходимо знать полюса,
остаточнаго магнетизма, а также и знаки тетокъ. Полюса опре-
дѣляются магнитной стрѣлкой; для опредѣленія же знаковъ
щетокъ, присоединяютъ къ нимъ вольтметръ (для постояннаго
тока) и при разомкнутой внѣшней цѣпи вращаютъ динамо.
Вслѣдствіе остаточнаго магнетизма въ якорѣ появится эл. дв
сила, которая обнаружится стрѣлкой вольтметра.
Его зажимы укажутъ знаки щетокъ.
Серіесъ-динамо обладаетъ слѣдующими свойствами:
1) при разомкнутой внѣшней цѣпи она не можетъ возбу-
ждаться, т. к. въ этомъ случаѣ въ обмоткѣ электромагнитовъ
токъ не проходитъ;
2) при постоянномъ числѣ оборотовъ ея эл. дв. сила растетъ
съ увеличеніемъ силы тока во внѣшней цѣпи. Это происходитъ
потому, что сила тока во внѣшней цѣпи бываетъ всегда равна,
силѣ тока въ обмоткѣ электромагнитовъ.
Для измѣненія по желанію величины эл. дв. силы пользу-
ются обыкновенно реостатомъ возбужденія, который вводится
параллельно обмоткѣ электромагнитовъ (черт. 42).
Если хотятъ уменьшить эл. дв. силу, реостатъ выводятъ;
сила тока въ обмоткѣ электромагнитовъ отъ этого уменьшается,
магнитный потокъ слабѣетъ и эл. дв. сила дѣлается меньше.
Для увеличенія эл. дв. силы поступаютъ наоборотъ.
Кромѣ того, ее молено регулировать, измѣняя скорость вра-
щенія двигателя, приводящаго въ движеніе динамо машину.
При работѣ динамо, такъ-же какъ и при работѣ любого
источника, электродвижущая сила не полностью используется
внѣшней цѣпью. Часть ея затрачивается на преодолѣніе сопро-
тивленія якоря и обмотки электромагнитовъ. Паденіе вольтъ
въ якорѣ и толстой обмоткѣ носитъ названіе внутренняго
паденія, а паденіе вольтъ во внѣшней цѣпи называется напря-
женіемъ на зажимахъ динамо.
Назовемъ эл. дв. силу черезъ Е и пусть сопротивленія
якоря, обмотки электромагнитовъ и внѣшней цѣпи равняются
г«, г„, и К.
Тогда сила тока, одинаковая, какъ уже выяснено, и въ якорѣ
и въ электромагнитахъ и во внѣшней цѣпи, будетъ равна:
,Г =Е__________
Га -у- Тт К.
Если въ этой формулѣ обѣ части равенства помножить
на (г„4-г» +В), то она приметъ видъ:
•ІГІ-г-.іг,,= Е.
30
Отсюда опредѣлится величина напряженія на зажимахъ:
Ѵ = ДВ= Е —<Гг„ — <Тг„„
т. е. напряженіе на зажимахъ меньше эл. дв. силы на паденіе
вольтъ въ якорѣ и электромагнитах!. Очевидно, что для наи-
лучшаго исполььзовапія эл. дв. силы. т. е. для того, чтобы напря-
женіе на зажимахъ было какъ можно больше, необходимо дѣлать
сопротивленіе якоря и обмотокъ электромагнитовъ наивозможно
малыми.
Динамо-ееріесъ теперь почти нигдѣ не примѣняется, т. к.
ихъ неспособность в >збуждаться при разомкнутой внѣшней цѣпи
представляетъ собой существенный недостатокъ.
§ 25. Шунтъ-динамо. Въ шунтъ-динамо (черт. 43 и 41)
обмотка электромагнитовъ присоединяется параллельно съ внѣ-
шней цѣпью. Токъ въ обмоткѣя коря і„ отъ плюсовой щетки раз-
вѣтвляется на двѣ части: одна часть 1 идетъ во внѣшнюю цѣпь,
другая і„ вь обмотку электромагнитовъ. У минусовой щетки эти
токи снова соединяются, т. е.
і„ = і4-і.
Вполнѣ очевидно, что желательно наивозможно уменьшить токъ і,,
т. к. онъ во внѣшнюю цѣпь не идетъ.
Поэтому шунтпвую обмотку *) берутъ съ большимъ сопроти-
вленіемъ и дѣлаютъ ее изъ тонкой проволоки. Чтобы получить
желаемое намагничиваніе при слабомъ токѣ, въ шунтовой обмоткѣ
приходится наматывать большое число витковъ.
Шунтъ-динамо обладаетъ слѣдующими характерными свой-
ствами:
1) Она возбуждается при разомкнутой внѣшней цѣпи. Это
вполнѣ понятно, т. к. обмотка электромагнитовъ взята парал-
лельно внѣшней цѣпи.
2) При постоянномъ числѣ оборотовъ съ увеличеніемъ силы
тока во внѣшней цѣпи эл. дв. сила машины и вмѣстѣ съ тѣмъ
напряженіе на ея зажимахъ уменьшается.
Чтобы уяснить себѣ это, необходимо р -зсчитать чему равна
вила тока въ якорѣ, въ обмоткѣ электромагнитовъ и во внѣ-
шней цѣпи.
Полное сопротивленіе цѣпи складывается въ данномъ случаѣ
изъ сопротивленія якоря г„ и сопротивленія развѣтвленія—
внѣшней цѣпи г и обмотки электромагнитовъ г,
К = ......................
*) Такъ называется обмотка электромагнитовъ, присоединенная па-
раллельно внѣшней цѣпи.
31
Тогда сила тока въ якорѣ
1“=І+І'==Г7П^.....................<5>
Г»~| ТЙГ
А паденіе вольтъ въ немъ
V. =і« г«...................(6)
Напряженіе на зажимахъ динамо равно эл. дв. силѣ безъ
паденія волтъ въ якорѣ, т. е.
Ѵ = Е —і„г„.................(7)
Тогда сила тока во внѣшней цѣпи и въ обмоткѣ электромагни-
товъ выразятся формулами (8) и 19)
1=4“........................і8’
‘•=4-.......................<9>
Съ помощью этихъ формулъ можно прослѣдить вліяніе измѣ-
ненія силы тока во внѣшней цѣпи на эл. дв. силу.
Если внѣшнее сопротивленіе г уменьшится, то сила тока,
во внѣшней цѣпи і увеличится (формула 8); вмѣстѣ съ этимъ
увеличится сила тока въ якорѣ і„ (формула 5), что вызоветъ
увеличеніе паденія вольтажа въ немъ (формула 6); изъ за этого
уменьшиться напряженіе на зажимахъ (формула 7) и сила тока
въ обмоткѣ электромагнитовъ тоже уменьшится (формула 9). Съ
уменьшеніемъ силы тока въ шунтовой обмоткѣ, ослабнетъ ма-
гнитное поле и эл. дв. сила Е сдѣлается меньше.
Такимъ образомъ, мы видимъ, что съ увеличеніемъ силы
тока во внѣшней цѣпи эл. дв. сила, а вмѣстѣ съ нею и напря-
женіе на зажимахъ дѣйствительно уменьшаются.
Въ шунтъ-динамо, такъ же какъ и въ серіесъ, присоеди-
неніе обмотки электромагнитовъ къ якорю должно быть произве-
дено правильно, т. к. въ противномъ случаѣ электромагниты
размагнитятся и динамо возбуждаться не будетъ.
Практически с единеніе производятъ такъ: размыкаютъ цѣпь
шунтовой обмотки, присоединяютъ къ щеткамъ вольтметръ и
пускаютъ динамо въ ходъ.
Вслѣдствіе остаточнаго магнетизма въ якорѣ появится
небольшая эл дв. сила и стрѣлка вольтметра отклонится.
Затѣмъ, на одинъ моментъ, какъ нибудь включаютъ шунтовую
обмотку. Если теперь стрѣлка вольтметра отклонится набольшій
уголъ, чѣмъ раньше, то это покажетъ, что обмотка присоединена
правильно. Если же показаніе вольтметра уменьшится, то концы
ея слѣдуетъ перерастать.
Регулировка эл. дв. силы и напряженія на зажимахъ шунтъ-
динамо производится измѣненіемъ намагничиванія, для чего
32
въ шунтовую обмотку вводится послѣдовательно реостатъ возбу
жденія (черт. 45).
Измѣняя его сопротивленіе, можно по желанію мѣнять силу
тока въ шунтовой обмоткѣ, что вызываетъ желаемое измѣненіе
магнитнаго поля, отъ густоты котораго и зависитъ величина
ял. дв. силы.
Шу нтовая обмотка обладаетъ большимъ коэффиціентомъ само -
индукціи, вслѣдствіе чего при размыканіи въ ней происходить
очень большой подъемъ напряженія, который можетъ быть
опасенъ для ея изоляцій.
Во избѣжаніе этого, реостаты возбужденія снабжаются холо-
стыми кнопками. Правильное присоединеніе реостата произво-
дится такъ, какъ это показано на черт. 45.
Если цѣпь шунта розомкнуть, поставивъ рукоятку реостата
на холостую кнопку, то она окажется замкнутой сама на себя
Экстра токъ размыканія, проходя по обмоткѣ, не дастъ магнит-
ному потоку исчезнуть быстро и онъ будетъ уменьшаться сра-
внительно медленно. Поэтому и эл. дв. сила самоиндукціи, вели-
чина которой зависитъ отъ скорости измѣненія потока, будетъ
сравнительно не велика и изоляція обмотки не подвергнется
опасному напряженію.
§ 26. Компаундъ-динамо. (Черт. 46). Изъ разбора свойствъ;
описаныхъ динамо-машинъ выяснилось, что у дивамо-серіесъ
эл. дв. сила увеличивается съ увеличеніемъ силы тока во внѣ-
шней цѣпи; у шунтъ-динамо—наоборотъ.
Поэтому, желая создать такую динамо-машину, у которсй
эл. дв. сила не зависѣла бы отъ силы тока во внѣшней цѣпи,
снабжаютъ ее двумя обмотками электромагнитовъ: толстой и тон-
кой. Первая (обмотка-серіесъ) соединяется послѣдовательно съ
внѣшней цѣпью, вторая (шунтовая) параллельно. Подъ дѣй-
ствіемъ тонкой обмотки съ увеличеніемъ силы тока во внѣшней
цѣпи эл. дв. сила уменьшается (см. стр. 30), а подъ дѣйствіемъ
толстой увеличивается (см. стр. 29).
Если надлежащимъ образомъ разсчитать обѣ обмотки, то
можно достигнуть такого положенія, что эл. дв. сила не будетъ
мѣняться при измѣненіи силы тока во внѣшней цѣпи. Такія
динамы-машины носятъ названіе ко.чпаундъ-дитмо.
Очевидно, что обѣ обмотки должны дѣйствовать согласно,
т. е. создавать одни и тѣ же полюса. Для правильнаго соеди-
ненія поступаютъ такъ: сперва приращиваютъ одну тонкую
обмотку, пускаютъ динамо, какъ шунтовую, и убѣждаются съ
помощью вольтметра, что соединеніе сдѣлано правильно. При
этомъ замѣчаютъ показаніе вольтметра. Затѣмъ присоединяютъ
толстую обмотку и снова смотрятъ на вольтметръ. Если
его показаніе увеличилось — значитъ толстая обмотка присое,
33
динена правильно—если уменьшилось, то ее слѣдуетъ пере-
растать.
Для регулированія напряженія на зажимахъ динамо-машины,
въ ея шунтовую обмотку вводится реостатъ возбужденія, который
присоединяется совершенно подобно тому, какъ это было опи-
сано въ предыдущемъ параграфѣ.
Динамо компаундъ обладаетъ слѣдующими свойствами:
1) Она можетъ возбуждаться при разомкнутой внѣшней цѣпи
съ помощью одной тунговой обмотки, которая, кстати сказать,
гораздо сильнѣе обмотки серіесъ.
2) Эл. дв. сила ея не зависитъ отъ силы тока во внѣшней
цѣпи. Послѣднее обстоятельство представляетъ собой важное
преимущество динамо компаундъ и является главной причиной
ихъ примѣненія на судахъ военнаго флота.
Схема соединенія динамо-компаундъ показана на черт. 47.
Искрообразованіе подъ щетками.
§ 27. Коммутація катушекъ Въ предыдущемъ разборѣ
вопросовъ о динамо-машинахъ всегда предполагалось, что щетки
находятся точно на безразличной линіи и это было объяснено
тѣмъ, что въ случаѣ ихъ сдвига, электродвижущая сила динамо-
машины будетъ уменьшаться. Однако опытъ показываетъ, что
въ смыслѣ уменьшенія эл. дв. силы небольшой сдвигъ щетокъ
существеннаго вліянія не оказываетъ, но вызываетъ другое очень
вредное явленіе—именно искрообразованіе подъ щетками.
Разсмотримъ это явленіе по черт. 48.
Пусть у двухполюсной динамо машины щетки сдвинуты
съ теоретической безразличной линіи въ сторону, противную
направленію вращенія якоря, и находятся на линіи шн.
Когда при вращеніи якоря, катушки его обмотки (на черт.
2-ой и 4-ой) попадаютъ на эту линію, то онѣ оказываются ком-
мутированными щетками А и В Въ это время въ катушкахъ
еще индуктируется нѣкоторя электродвижущая сила и, слѣдо-
вательно, въ ихъ короткозамкнутыхъ цѣпяхъ будетъ существо-
вать токъ, направленіе Кчтораго указано стрѣлками.
При дальнѣйшемъ вращеніи якоря, щетки постепенно схо-
дятъ съ пластинъ й и Ъ, наконецъ отдѣляются отъ нихъ и
остаются соединенными только съ пластинами а и с.
Въ моментъ отдѣленія происходитъ размыканіе короткозам-
кнутыхъ цѣпей катушекъ 2 и 4. вслѣдствіе чего какъ и всегда
при размыканіи цѣпей съ токомъ, въ перерывѣ между краями
пластинъ й и Ь и щетками образуется искра.
34
Искрообразованіе на концахъ размыкаемой цѣпи происхо-
дить, какъ извѣстно, только тогда, когда размыкается цѣпь, нахо-
дящаяся подъ токомъ.
Поэтому, казалось бы для уничтоженія искрообразованія
надо сдѣлать такъ, чтобы катушки коммутировались въ тѣ
моменты, когда въ нихъ тока нѣтъ, т. е когда онѣ находятся на
теоретической безразличной линіи. Но путемъ опыта выяснилось,
что щетки искрятъ и на безразличной линіи.
Для объясненія этого явленія обратимся къ черт. 49.
Въ тотъ моментъ, когда щетка А только что сойдетъ съ пла-
стины <1, токъ идя изъ нижней половины якоря, напримѣръ, изъ
катушки 3, долженъ, чтобы попасть на щетку А, либо пройти
черезъ катушку 4, въ которой въ это время тока нѣтъ—либо
проскочитъ искрой черезъ небольшой воздушный промежутокъ,
отдѣляющій край пластины й отъ щетки А.
Извѣстно, что нарастаніе тока во всякихъ катушкахъ задер-
живается обратной эл. дв. силой самоиндукціи, которая какъ бы
увеличиваетъ ихъ сопротивленіе. Поэтому, въ разсматриваемомъ
случаѣ значительная часть тока изъ нижней половины якоря
пойдетъ не черезъ катушку 4, а черезъ воздушный промежутокъ,
въ которомъ и образуется искра. Подъ щеткой В будетъ проис-
ходить совершенно подобное явленіе.
Чтобы окончательно уничтожить пскрообразованіе, необхо-
димо облегчить прохожденіе тока по коммутированной катушкѣ.
Для этого уменьшаютъ коэффиціентъ самоиндукціи катушекъ
обмотки якоря, дѣлая ихъ изъ небольшого числа витковъ, и
кромѣ того, смѣшаютъ щетки въ сторону вращенія якоря за
безразличную линію. При смѣщенныхъ щеткахъ (черт. 60) въ то
время, когда пластина гі только что выйдетъ изь подъ щетки А—
въ катушкѣ 4 уже будетъ существовать нѣкоторая эл. дв. сила,
направленіе которой показано на чертежѣ.
Надлежащимъ поворотомъ щетокъ можно добиться такого
положенія, что эл. дв. сила, индуктируемая въ катушкѣ 4 глав-
нымъ магнитнымъ полемъ, буіетъ какъ разъ равна и прямо про-
тивоположна эл. дв. силѣ самоиндукціи ( аправл-ніе ея указано
пунктирной стрѣлкой), которая появляется въ катушкѣ въ тотъ
моментъ, когда токъ изъ нижней половины якоря пытается
пройти черезъ нее къ щеткѣ А.
Такимъ образомъ задерживающее дѣйствіе эл. дв. силы
самоиндукціи въ катушкѣ 4 будетъ уничтожено и токъ изъ
катушки 3 пойдетъ къ щеткѣ не черезъ воздушный проме-
жутокъ, а черезъ катушку 4.
Очевидно, что и искрообразованіе вслѣдствіе этого прекра-
тится.
35
Вопросъ объ уничтоженій искрообразованія былъ бы вполнѣ
этимъ исчерпанъ, если бы не существовало еще одного ослож-
няющаго явленія, именно реакціи якоря.
§ 28. Реакція якоря. Во время работы динамо-машины,
по обмоткѣ якоря проходитъ токъ, вслѣдствіе чего его сердеч-
никъ намагничиваете* и пріобрѣтаетъ полярность.
По черт. 51 не трудно въ этомъ убѣдиться. Дѣйствительно,
въ 2-хъ полюсной динамо-машинѣ, если вращеніе с> вершается
по направленію, указанному стрѣлкой, въ верхней части якоря
токъ всегда идетъ за плоскость чертежа, а въ нижней—изъ за
плоскости.
По правилу правой руки лекго разсудить, что съ лѣвой
стороны у безразличной линіи будетъ образовываться М полюсъ,
а съ правой 8 Сравнивая магнитный потокъ, создаваемый якоремъ,
съ потокомъ, создаваемымъ электромагнитами (черт. 52) видно,
что въ междужелѣзномъ пространствѣ съ лѣвой стороны вверху
и съ правой внизу, поле якоря противоположну полю, создавае-
мому электромагнитами, а съ правой стороны наверху и съ лѣвой
внизу—попутно. Вслѣдствіе этого, общее поле принимаетъ видъ,
показанный на черт. 53, т. е. линіи силъ какъ бы искривляются.
Это искривленіе силовыхъ линій главнаго поля подъ дѣйствіемъ
потока якоря носитъ названіе реакція якоря.
Изъ за реакціи якоря безразличная линія, направленная,
какъ было выяснено выше, перпендикулярно силовымъ линіямъ,
оказывается повернутою на нѣкоторый уголъ а отъ того поло-
женія, которое она занимала въ случаѣ, если бы якорь не нама-
гничивался.
Во избѣжаніе искрообразованія, щетки опять придется
сдвинуть въ сторону вращенія якоря и повернуть ихъ за новую
безразличную линію какъ разъ на такой же уголъ, на какой онѣ
были раньше повернуты относительно теоретической безраз-
личной линіи.
На черт. 54 показано новое положеніе щетокъ, при кото-
ромъ искрообразованіе, происходящее изъ за коммутаціи и изъ
за реакціи якоря, уничтожено.
При измѣненіяхъ нагруіки, т. е. силы тока въ якорѣ, поле,
создаваемое имъ, тоже измѣняется. Вслѣдствіе этого безраз-
личная линія не имѣетъ какого либо вполнѣ опредѣленнаго
положенія и уголъ ея сдвига относительно теоретический безраз-
личной линіи увеличивается съ увеличеніемъ нагрузки
Если положеніе щетокъ при нѣкоторой нагрузкѣ было
выбрано такъ, что искрообразованіе не наступало, то лишь только
сила тока въ як >рѣ увеличится, какъ ш-крообразованіе снова
появится и для его уничтоженія щетки опять придется сдвинуть.
Это вызываетъ большое неудобство.
»*
36
Въ динамо-машинахъ послѣдней выдѣлки оказалось возмож-
нымъ достигнуть того, что щетки, оставаясь всегда въ одномъ
и томъ же положеніи, не искрятъ при измѣненіяхъ нагрузки.
Для этого пришлось искусственнымъ путемъ улучшить условія
коммутаціи, а также ослабить и даже совершенно уничтожить
реакцію якоря.
§ 29. Добавочные полюса. Для улучшенія условій комму-
таціи съ внутренней стороны корпуса динам >, противъ теорети-
ческой безразличной линіи устраиваютъ небольшіе полюса
(черт. 55), на которые накладывается обмотка, оединекная
послѣдовательно, съ якоремъ. Концы обмотки включаются въ
цѣпь такъ, какъ это показано на черт. 55.
Дѣйствіе полюсовъ заключается въ слѣдующемъ: они со-
здаютъ поле такого направленія, что въ виткахъ коммутированной
катушки, индуктируется эл, дв. сила, противоположная по напра-
вленію эл. дв. силѣ самоиндукціи, появляющейся въ ней сей-
часъ же послѣ коммутаціи. Число витковъ въ обмоткѣ добавоч-
ныхъ полюсовъ подбираю ъ такъ, чтобы эти эл. дв. силы (само-
индукціи и уничтожающая) были равны и уничтожали другъ
друга.
Такимъ путемъ удается уничтожить новообразованіе не
только при постоянной, но и при перемѣнной нагрузкѣ.
Дѣйствительно, при возрастаніи нагрузки—реакція якоря
увеличивается и безразличная линія смѣщается относительно
теоретическаго положенія на большій уголъ, чѣмъ раньше.
Слѣдовательно катушки будутъ теперь коммутироваться не
дойдя до безразличной линіи, т. е. когда въ нихъ еще суще-
ствуетъ нѣкоторая эл. дв сила е, направленная противоположно
току, идущему къ щеткѣ А изъ нижней половины якоря.
Теперь для уни ітожевія пскрообразовапія—необходимо,
очевидно, чтобы уничтожающая эл. дв. сила увеличилась, такъ
какъ ей придется преодолѣть не только эл. дв. силу самоин-
дукціи, но и эл. дв. силу е. Благодаря тому, что обмотка доба-
вочныхъ полюсовъ соединена послѣдовательно съякоремъ—увели-
ченіе нагрузки повлечетъ за собою усиленіе тока въ обмоткѣ
добавочныхъ полюсовъ. Вслѣдствіе этого создаваемое ими поле
усилится и уничтожающая эл. дв. сила окажется достаточной,
чтобы поглсить и эл. дв. силу самоиндукціи и эл. дв. силу е.
§ 30. Компенсаціонная обмотка. Въ нѣкоторыхъ динамо-
машинахъ уничтоженіе искрообразованія подъ щетками дости-
гается уничюженіемъ'реакціи якоря.
Для этого примѣняется такъ называемая компенсаціонная
(это слово въ переводѣ на русскій языкъ значитъ уничтожающая
или уравновѣшивающая) обмотка, которая устраивается слѣдую-
щимъ образомъ (черт. 56).
37
Полюса электромагнитовъ дѣлаютъ разрѣзанными посре-
динѣ и въ образовавшіеся вырѣзы накладываютъ обмотку такимъ
образомъ, чтобы каждая ея катушка захватывала по половинѣ
сосѣднихъ К в 8 полюсовъ.
Всѣ катушки соединяются другъ съ другомъ послѣдова-
тельно и вводятся въ цѣпь якоря тоже послѣдовательно.
На чертежѣ 56 маленькими стрѣлками указано распредѣ-
леніе силовыхъ линій въ междуж-лѣзномъ простран твѣ, если
бы компенсаціонной обмотки не было. Изъ за реакціи якоря
силовыя линіи искривляются въ сторону вращенія якоря, вслѣд-
ствіе чего поле сгущено у правыхъ половицъ полюсовъ и разрѣ-
жено у лѣвыхъ.
Если въ компенсаціонной обмоткѣ токъ пустить такъ, какъ
это указано стрѣлками, то она создастъ добазочные потоки,
которые усилятъ разрѣженное поле у лѣвыхъ половинъ полюсовъ
и ослабятъ сгущенное поле у правыхъ половинъ.
Число витковъ въ компенсаціонной обмоткѣ подбирается
такъ, чтобы она совершенно выравнивала распредѣленіе сило-
выхъ линій въ междужелѣзномъ пространствѣ.
Разъ силовыя линіи будутъ выпрямлемы, то и безразличная
линія окажется не сдвинутой съ теоретическаго положенія.
Съ увеличеніемъ нагрузки (і„) увеличится искривляющее
поле якоря, но вмѣстѣ съ тѣмъ въ компенсаціонной обмоткѣ,
соединенной съ якоремъ послѣдовательно, токъ тоже во ірастаетъ,
вслѣдствіе чего увеличится и выпрямляющее поле.
Такимъ образомъ, какъ бы нагрузка ни мѣнялась въ маши-
нахъ, снабженныхъ компенсаціонной обмоткой, положеніе безраз-
личной линіи не мѣняется, вслѣдствіе чего отпадаетъ необходи-
мость передвигать щетки при измѣненіяхъ нагрузки.
Въ неб ільшихъ динамо машинахъ компенсаціонная обмотка
не примѣняется, а для ослабленія реакціи якоря принимаютъ
мѣры, уменьшающія искривляющій магнитный п->т къ якоря.
Для этого въ полюсахъ дѣлаютъ прорѣзи перпендикулярно
направленію силовыхъ линій якоря.
Присутствіе прорѣзей повышаетъ магнитное сопротивленіе
цѣпи, вслѣдствіе чего потокъ якоря уменьшается и его искри-
вляющее дѣйствіе ослабляется.
На величину главнаго потока, создаваемаго электромагнит
тами, прорѣзи никакого вліянія не оказываютъ, т. к., какъ видно
по черт. 57, онѣ направлены вдоль силовыхъ линій этого поля.
§ 31. Различныя мелкія причины, влекущія за собой искро-
образованіе подъ щетками. Искрообразованіе подъ щетками,
совершенно уничтоженное въ новой динамо машинѣ, часто
появляется во время ея службы.
38
Разнообразныя причины, вызывающія это явленіе, иногда
легко могутъ быть удалены судовыми средствами.
Не считая вліянія реакціи якоря и коммутаціи Катушевъ,
которое было подробно разобрано въ предыдущихъ §§, всѣ эти
причины могутъ быть сведены въ слѣдующій перечень:
1) Чрезмѣрная перегрузка динамо машины.
2) Дрожаніе щетокъ отъ слабаго нажатія иа коллекторъ.
3) Плохая притирка щетокъ.
4) Дрожаніе щ-тю держателей.
5) Плохое качество щетокъ.
6) Возвышеніе изоляціи надъ пластинами коллектора.
7) Неровная поверхность коллектора.
8) Грязная поверхность коллектора.
Слѣдуетъ всегда стараться уничтожить пли хотя бы иаи-
возможно уменьшить искроо^разованіе, т. к. оно влечетъ за собой
обгораніе коллектора, который вслѣдствіе этого быстро изнаши-
вается.
§ 32. Боковое давленіе на обмотку якоря. Пги вращеніи
якоря въ магнитномъ полѣ—токъ, индуктирующійся въ его
обмоткахъ, образуетъ магнитное поле такого направленія, что оно
лроти водѣйствуетъ вращенію.
Пусть черт. 58 изображаетъ якорь динамо-машины, который
вращается двигателемъ по направленію часовой стрѣлки.
По правилу Флеминга правой руки легко опредѣлить, что
въ проводникѣ, расположенномъ подъ И полюсомъ, индуктиро-
ванный токь будетъ направленъ за плоскость чертежа.
Съ другой стороны извѣстно, что проводникъ съ токомъ,
помѣщенный въ магнитномъ полѣ, взаимодѣйствуетъ съ нимъ и
старается двигаться по направленію, которое опредѣляется пра-
виломъ Флеминга лѣвой руки. На чертежѣ это направленіе
указано стрѣлками.
Сила взаимодѣйствія оказываетъ боковое давленіе на
обмотку и представляетъ собой то препятствіе, которое приходится
преодолѣвать двигателю при вращеніи якоря динамо-машины.
Съ увеличеніемъ силы тока въ якорѣ—поле, создаваемое
имъ, будетъ увеличиваться и сильнѣе задерживать движеніе.
Поэтому, чѣмъ больше нагрузка динамо машины, тѣмъ
большее усиліе требуется отъ двигателя, чтобы преодолѣть
боковое давленіе.
§ 33. Мощность и отдача динамо-машинъ. Дѣйствіе динамо-
машины заключается въ преобразованіи механической мощности
двигателя въ электрическую энергію, развиваемую якоремъ.
Электрическая мощность всякаго источника тока равняется,
какъ извѣстно, произведенію изъ эл. дв. силы на силу тока,
которая имъ создается.
39
Поэтому полная электрическая мощность динамо-машины
выразится слѣдующей формулой
Р=Е і,..................(10)
Очевидно, что полная электрическая мощность динамо-
машины меньше той мощности, которую затрачиваетъ двигатель
на вращеніи якоря: токи Фуко, индуктирующіеся въ его сердеч-
никѣ, а также треніе подшипниковъ, базполезно поглощаютъ
часть мощности, развиваемой двигателемъ.
Поэтому, обозначивъ черезъ Ро мощность двигателя, а
черезъ р,- потери ея на токи Фуко и треніе, можно формулу (10)
переписать въ слѣдующемъ видѣ:
Р=В і» — Ро— р,
Но полная электрическая мощность въ свою очередь, не
вся используется внѣшней цѣпью.
Часть ея р, тратится на нагрѣваніе якоря обмотки электро-
магнитовъ.
Поэтому полезная мощность, поглощаемая внѣшней цѣпью и
равная произведенію изъ внѣшняго паденія вольтъ (V) на силу
тока во внѣшней цѣпи (!), выразится слѣдующей формулой:
ѴЙ = Е іо —р, =Р0—р, —р,...........(11)
т. е. полезная мощності динамо машины меньше мощности дви-
гателя на П"тери, вызываемыя треніемъ токами Фуко и нагрѣ-
ваніемъ обмотокъ якоря и электромагнитовъ.
При постройкѣ динамо машинъ всѣми силами стараются
уменьшить треніе, дѣйствіе токовъ Фуко и потери на нагрѣваніе.
Совсѣмъ уничтожить всѣ потери конечно невозможно, но
уменьшеніемъ сопротивленія якоря, разслоеніемъ сердечника и
хорошей смазкой подшипниковъ, удается довести потерю мощ-
ности до сравнительно небольшой величины.
Для оцѣнки качествъ динамо-машины опредѣляютъ ея
отдачу, т. е. отношеніе полезной мощности, развиваемой динамо,
къ мощности, расходуемой двигателемъ на ея вращеніе:
Ѵ.Г
Ч=р-....................(12)
1 о
Величина отдачи современныхъ динамо-машинъ очень значи-
тельна и въ среднемъ достигаетъ значенія 0,94—0,95, т. е.
толіко 0 05 отъ полной мощности, развиваемой двигателемъ,
тратится на преодолѣніе вредныхъ сопротивленій, а остальныя
0,95 ея величины превращаются въ полезную электрическую
мощность.
40
Г ЛАВА III.
Канализація тока
§ 34. Внѣшняя цѣпь динамо-машины. Динамо-машина является
источникомъ электрической энергіи, а внѣшняя цѣпь исполь-
зуетъ ее и превращаетъ въ свѣтъ (лампы накаливанія) въ
тепло (грѣлки), вь подъемную или вращающую силу (мотсры)
и т. д.
На корабляхъ обыкновенно существуютъ 2 цѣпи: цѣпь освѣ-
щенія, въ которую включаются только лампочки накаливанія и
моторы радіотелеграфныхъ установокъ, и цѣпь боевая, въ
которую входятъ башни, шпили, вентиляція, прожектора и всѣ
остальные моторы.
Магистрали обѣихъ цѣпей дѣлаются изъ очень толстаго
бронированнаго проводника въ нѣсколько сотъ квадратныхъ
миллиметровъ сѣченіемъ и проводятся по кораблю въ видѣ
колецъ, какъ это показано на черт. 59.
Отвѣтвленія берутся отъ особыхъ предохранительныхъ коро-
бокъ, которыя вставляются въ нѣкоторыхъ мѣстахъ магистрали.
Устройство коробокъ ясно изъ черт. 60.
А и В — магистрали.
с — отвѣтвленія.
а — плюсовая шина.
Ь — минусовая шина.
<1 — предохранители.
§ 35. Предохранители. Предохранители включаются въ цѣпь
съ цѣлью предохранить ее отъ перегораніи.
Обыкновенно они представ іяютъ собой тонкую проволоку,
или пластинку, сдѣланную изъ свинца или другого легкоплав-
наго металла.
Въ случаѣ, если въ цѣпи вслѣдствіе короткаго замыканія
или какой либо другой причины токъ чрезмѣрно возрастетъ, то
предохранитель расплавится и прерветъ цѣпь раньше, чѣмъ про-
вода успѣютъ сильно нагрѣться.
Употребленіе въ предохранителяхъ проволокъ толще 1 кв.
миллиметра сѣченіемъ не допускается.
Если нуженъ предохранитель на большую силу тока, то
нѣсколько такихъ проволокъ берутъ параллельно.
Предохранители включаются непремѣнно въ оба полюса и
ставятся въ слѣдующихъ мѣстахъ:
1) въ магистральныхъ проводахъ у зажимовъ динамо;
2) въ началѣ каждаго отвѣтвленія отъ магистрали;
41
3) у зажимовъ всѣхъ электро-двигателей.
На предохранителяхъ, отпускаемыхъ на суда, имѣется над-
пись, обозначающая какой силы токъ можно пропускать черезъ
нихъ безопасно. Плавятся же они при токѣ вдвое большемъ,
чѣмъ па нихъ написано*).
§ 36. Коммутаторы. Для того, чтобы по желанію можно
было быстро размыкать и замыкать цѣпь, употребляются особые
приборы, такъ называемые коммутаторы.
Устройство ихъ крайне разнообразно, но можетъ быть
подраздѣлено на 3 типа:
1) Рубильники.
2) Выключатели.
3) Штепселя.
Устройство ихъ ясно изъ черт. 61, 62 и 63 и никакихъ
поясненій не требуетъ.
Рубильники и выключатели могутъ быть двухполюсные или
однополюсные, смотря по тому размыкаютъ ли они оба провода
цѣпи или только одинъ.
Однополюсные выключатели и рубильники допускаются на
судахъ только въ цѣпяхъ токомъ не свыше 25 амперъ.
При токахъ свыше 50 амперъ обыкновенно употребляются
только рубильники.
Каждый рубильникъ или выключатель имѣетъ надпись для
какого тока онъ предназначенъ и разсчитывается такъ, чтобы
плотность тока не превысила ’/з ампера на 1 квадратный милли-
метръ контактной поверхности.
Штепселя употребляются исключительно для лампъ нака-
ливанія.
§ 37. Провода. Въ качествѣ матеріала для проводниковъ
употребляется красная мѣдь, какъ вещество, обладающее малымъ
сопротивленіемъ, которое равно 0,0172 на каждый метръ про-
водника. сѣченіемъ въ 1 кв. мм. при температурѣ 15° но Цельсію.
Проводники бываютъ голые и изолированные. Первые на су-
дахъ совершенно не примѣняются, вторые же различаются между
собой какъ по устройству проводящей части—жилы, такъ и по
способу ея изолированія отъ окружающаго пространства.
Жила состоитъ или изъ одного сплошною проводника или
изъ кабеля, т. е. цѣлаго пучка тонкихъ мѣдныхъ проволокъ.
Провода со сплошными жилами на судахъ примѣняются только
для звонковой проводки: во всѣхъ же остальныхъ случаяхъ упо-
требленіе сплошныхъ проводниковъ не допускается. Эго вызы-
вается тѣмъ, что проводники со сплошными жилами сравнительно
мало гибки и имѣютъ меньшую поверхность охлажденія, чѣмъ
проводники съ кабельными жилами.
*) На суда не отпускаются предохранители меньше, чѣмт> на 5 амперъ.
12
Плотность тока, допускаемая правилами по электротехникѣ
на судахъ флота, равна 3 амперамъ на 1 кв. мм. въ проводни-
кахъ, сѣченіе которыхъ меньше 15 мм., и 2 амперамъ, если
сѣченіе превышаетъ указанную величину. Провода съ жилой
тоньше 0,6 мм. совершенно не допускаются къ употребленію.
По изоляціи провода различаются на освинцованные и не
освинцованные. Существуютъ также бронированные проводники,
наружная поверхность коіорыхъ для предохраненія отъ механи-
ческихъ поврежденій покрыта оплеткой изъ стальной проволоки
Освинцованные проводники примѣняются во всей проводкѣ,
а не освинцованные допускаются только въ совершенно сухихъ
мѣстахъ корабля, каковы офицерскія помѣщенія.
Изоляція всѣхъ пров ідовъ состоитъ изъ слѣдующихъ частей:
непосредственно на мѣдную проволоку накладывается слой изъ
чистаго каучука, особаго вещества, добываемаго изъ деревьевъ,
растущихъ въ тропическихъ странахъ.
Чистый каучукъ подъ дѣйствіемъ воздуха быстро сохнетъ
и трескается, почему для защиты его отъ вліянія воздуха онъ
покрывается слоемъ т. н. вулканизированнаго каучука, содержа-
щаго въ себѣ примѣсь сѣры. Вулканизированный каучукъ не
подверженъ вредному дѣйствію воздуха.
Между этими слоями прокладывается слой каучука съ при-
мѣсью окиси цинка.
Промежуточный слой задерживаетъ проникновеніе сѣры изъ
наружнаго слоя къ внутреннему.
Часто внутренній слой дѣлается не изъ чистаго каучука,
а изъ тонкой манильской бумаги.
Сверхъ каучуковой изоляціи слѣдуютъ: обмотка изъ обрезя-
ненной ленты и 2 оплетки изъ азбестовоп нитки, пропитанной
какимъ либо не горючимъ составомъ.
Описанная изоляція носитъ названіе изоляціи Гуппера.
Освинцованные провода заключаются еще помимо описан-
ныхъ слоевъ въ оболочку изъ чистаго свинца.
Тонкіе проводники изолируются не такъ тщательно и покры-
ваются:
1) топкимъ слоемъ бумаги или нитокъ;
2) слоемъ каучука съ примѣсью цинка;
3) слоемъ вулканизированнаго каучука.
Сверху накладывается джутовая оплетка, пропитанная
озокеритомъ, особымъ изолирующимъ веществомъ, похожимъ на.
воскъ.
Ззоиковые проводники изолируются наименѣе тщательно
и подъ обмоткой изъ джута имѣютъ только слой нитокъ или
бумаги, пропитанной парафиномъ или озокеритомъ.
43
Слѣдуетъ замѣтить, что поверхность жилы проводниковъ съ
каучуковой изоляціей всегда лудится для предохраненія мѣди
отъ вреднаго дѣйствія сѣры, могущей проникнуть къ ней изъ
изолирующихъ слоевъ.
Каучуковая изоляція проводниковъ должна выдерживать, не
пробиваясь, напряженіе до 2000 вольтъ, а изоляція изъ бумаги
(звонковыхъ проводниковъ) до 500 вольтъ: сопротивленіе изоляціи
исправныхъ новыхъ проводниковъ не должно быть меньше нормъ,
указанныхъ въ „Правилахъ по электротехникѣ для судовъ
флота".
§ 38. Лампы накаливанія. Какъ извѣстно лампы накали-
ванія различаются по напряженію, которое требуется для ихъ
накаливанія и по силѣ свѣта, которая выражается въ числѣ
свѣчей.
Кромѣ того, лампы различаются еще по матеріалу, изъ
котораго сдѣлана нить. Существуютъ угольныя и металлическія
лампы.
Послѣднія во флотѣ примѣняются рѣдко, т. к. ихъ нити
состоятъ въ большинствѣ случаевъ изъ такого хрупкаго металла,
что онѣ рвутся отъ сотрясеній, всегда возможныхъ при качкѣ
и стрѣльбѣ.
При своемъ горѣніи всякая лампа поглощаетъ изъ цѣпи
нѣкоторое количество электрической энергіи, превращая ее въ
свѣтъ. Угольныя лампы берутъ на каждую свѣчу по 3,5 уатта,
а металлическія 1 или Чз уатта на свѣчу.
Зная напряженіе, на которое лампа разсчитана и число
свѣчей, всегда легко опредѣлить ея сопротивленіе и силу тока,
которая по ней проходитъ при полномъ накаливаніи.
Слѣдующая таблица показываетъ какими приблизительно
сопротивленіями въ горячемъ состояніи обладаютъ 100 вольтовыя
угольныя лампы принятыя во флотѣ.
Число свѣчей. Сопротив- леніе. Сила тока.
570 а 0,175
10 285 „ 0.35
16 178 .. 0.56
25 114 0,*8
50 57 „ 1,75
Въ цѣпь лампы всегда включаются параллельно. Послѣдова-
тельными группами онѣ включаются только тогда, когда напря-
женіе въ цѣпи превышаетъ то напряженіе, на которое лампы
разсчитаны.
— 44 —
Срокъ службы угольныхъ лампъ около 1000 часовъ По
истеченіи этого срока онѣ обыкновенно перегораютъ.
Проработавъ около 500 часовъ, лампы тускнѣютъ и ихъ
колпачекъ покрывается внутри сѣрымъ налетомъ.
Это происходитъ отъ того, что при накаливаніи нити мель-
чайшія-частички угля отрываются отъ нея и осаждаются на
поверхности стекла.
Устройство лампъ и приспособленій для ихъ включенія
общеизвѣстно и описанія не требуетъ.
ГЛАВА IV.
Электродвигатели.
§ 39. Обратимость динамо-машинъ. Если черезъ якорь
динамо-машины пропустить токъ отъ посторонняго источника
и сохранить при этомъ намагничиваніе, то, вслѣдствіе взаимо-
дѣйствія поля съ проводниками обмотки, якорь начнетъ вра-
щаться.
Это взаимодѣйствіе существовало и при работѣ динамо-
машины, но тамъ оно выражалось въ задерживающемъ боковомъ
давленіи на обмотку (см. § 32); здѣсь же оно является причиной
движенія якоря.
Такимъ путемъ получается особый приборъ, такъ называемый
электродвигатель, который, поглощая электрическую энергію,
можетъ производить ту или иную механическую работу.
Это свойство динамо-машины называется обратимостью.
Приведенная въ движеніе, съ помощью какого либо двига-
теля, она становится генераторомъ электрическаго тока и превра-
щаетъ механическую работу въ электрическую.
Если же въ динамо-машину пропустить токъ отъ посторон-
няго источника, то она превращается въ электродвигатель
и служитъ преобразователемъ электрической энергіи въ меха-
ническую.
По своему устройству электродвигатели раздѣляюі'ся на
з вида:
1) электродвигатели съ послѣдовательнымъ возбужденіемъ
или серіесъ-моторы;
2) электродвигатели съ параллельнымъ возбужденіемъ или
шунтъ-моторы и
3) электродвигатели съ смѣшаннымъ возбужденіемъ или
компаундъ-моторы.
45
§ 40. Направленіе вращенія электродвигателей. Такъ какъ
причиной вращенія мотора служитъ взаимодѣйствіе проводника
съ токомъ а магнитнаго поля, то направленіе этого вращенія
опредѣляется правиломъ Флеминга лѣвой руки.
Пусть имѣется динамо-машина съ независимымъ возбужде-
ніемъ, якорь которой вращается двигателемъ по чаевой стрѣлкѣ
Направленіе тока въ якорѣ и обмоткѣ электромагнитовъ, а
также наименованіе полюсовъ показано на черт. 64. Если отъ
этой динамо-машины отнять двигатель и ея щетки присоединить
къ постороннему источнику тока, то получится моторъ, который
будетъ вращаться либо по часовой стрѣлкѣ, либо противъ,
смотря по тому, въ какомъ направленіи пройдетъ токъ по якорю
и электромагнитамъ.
Это легко себѣ уяснить по черт. 65, 66, 67 и 68.
Если токъ по якорю и электромагнитамъ проходитъ въ
томъ же направленіи, какъ и въ динамо-машинѣ, то моторъ
(черт. 65) вращается противъ часовой стрѣлки.
Если одновременно и въ якорѣ и вт электромагнитахъ из-
мѣнить направленіе тока (черт. 68). то вращеніе будетъ совер-
шаться токе противъ часовой стрѣлки.
Если же направленіе тока будетъ измѣнено только въ якорѣ
(черт. 66) или только въ электромагнитахъ (черт. 67), то моторъ
начнетъ вращаться по часовой стрѣлкѣ.
Въ справедливости этихъ положеній легко убѣдиться, при-
мѣнивъ къ чертежамъ правило Флеминга лѣвой руки.
Въ видѣ общаго пр вила можно сказать слѣдующее:
1) динамо-машина, обращенная въ моторъ, вращается въ
сторону противоположную, чѣмъ раньше въ томъ случаѣ, если
направленіе тока осталось прежнимъ или измѣнилось я въ якорѵ,
и въ электромаінитахъ;
2) динамо-машина, обращенная въ моторъ, вращается въ
ту же сторону, если направленіе тока въ якорѣ осталось преж-
нимъ, а въ электромагнитахъ измѣнилось, или наоборотъ.
Руководясь этимъ правиломъ легко рѣшить въ какую
сторону будутъ вращаться динамо серіесъ, шунтъ и компаундъ,
обращенные въ моторы.
Если зажимы серіесъ-мотора присоединить къ цѣпи, то токъ
по якорю и электромагнитамъ пойдетъ либо въ томъ же напра-
вленіи, какъ и въ динамо, либо онъ измѣнитъ направленіе и въ
якорѣ и въ электромагнитахъ (черт. 69, 70 и 71).
По правилу 1 въ обоихъ случаяхъ серіесъ-моторъ будетъ
вращаться въ сторону, противоположную вращенію динамо.
Если же присоединить къ цѣпи шунтъ-моторъ, то у него,
какъ это видно по черт. 72, 73 и 74, токъ непремѣнно измѣ-
нитъ направленіе или только въ одномъ якорѣ, или только въ
46
однихъ электромагнитахъ. Поэтому, на основаніи правила 2,
шунтовой моторъ всегда вращается въ ту же сторону, въ какую
вращалась шунтъ-динамо.
На черт. 75 изображена динамо компаундъ. Если ее присо-
единить къ цѣпи, въ качествѣ мотора, то обмотки электрома-
гнитовъ, дѣйствовавшіе раньше согласно, начнутъ дѣйствовать
другъ другу навстрѣчу (черт. 76).
Если пересилитъ толстая обмотка, то электродвигатель будетъ
подобенъ серіесъ-мотору и начнетъ вращаться въ сторону, про-
тивоположную вращенію динамо; если пересилитъ тонкая, то
подобно шунтъ-мотору электродвигатель будетъ вращаться въ
ту же сторону, какъ вращалась динамо.
Подобный электродвигатель называется моторомъ компаундъ
съ дифференціальной обмоткой. Обыкновенно въ немъ преобла-
дающее значеніе имѣетъ тонкая обмотка.
Часто въ двигателѣ компа.ѵндъ присоединяютъ одну изъ
обмотокъ такъ, чтобы обѣ обмотки дѣйствовати согласно другъ
съ другомъ Такіе электродвигатели называются моторами компа-
ундъ съ согласной обмоткой.
Для того, чтобы заставить всякій моторъ измѣнить напра-
вленіе вращенія, измѣняютъ схему соединенія и. оставляя неиз-
мѣннымъ направленіе тока въ электромагнитахъ, пропускаютъ
токь въ якорѣ въ обратную сторону.
Тогда моторъ, вращавшійся согласно правилъ 1 и 2 въ нѣ-
которую сторону, послѣ пересоединенія. на основаніи тѣхъ же
правилъ, будетъ вращаться въ другую сторону.
Можно измѣнить сторону вращенія и другимъ способомъ;
оставить направленіе тока въ якорѣ прежнимъ, а перерастить
обмотку электромагнитовъ. Однако такой способъ измѣненія
направленія вращенія не рекомендуется, такъ какъ переращи-
ваніе обмотки электромагнитовъ влечетъ за собою перемагничи-
ваніе полюсовъ *).
§ 41. Обратная электродвижущая сила. Привращеніиякоря
этектродвигателя, величина магнитнаго потока, захватываемаго
нитками его обмотки, измѣняется. Вслѣдствіе этого въ якорѣ
появляется индуктированная электродвижущая сила, которая
зависитъ такъ же, какъ и въ динамо-машинахъ отъ слѣдующихъ
причинъ:
1) отъ числа паръ полюсовъ;
2) отъ числа послѣдовательно соединенныхъ витковъ въ
обмоткѣ якоря;
•) Измѣнять сторону вращенія можно только послѣ остановки мотора.
47
3) 'Отъ густоты магнитнаго поля и
4) отъ скорости вращенія якоря.
Если обозначить число силовыхъ линій поля черезъ Ф, а
число оборотовъ якоря въ одну секунду черезъ Ы, то зависи-
симостъ величины электродвижущей силы отъ всѣхъ указанныхъ
причинъ можетъ быть выражена слѣдующей формулой:
Е = «КФ......................(13),
гдѣ « есть нѣкоторое постоянное для каждаго мот. ра число,
зависящее отъ числа парь полюсовъ и отъ числа послѣдовательно
соединенныхъ витковъ въ обмоткѣ якоря.
Направленіе индуктированной электродвижущей силы
можетъ быть опредѣлено по правилу Флеминга правой руки.
Легко видѣть, что она (черт. 77) направлена противоположно
току, который проходитъ по якорю мотора, вслѣдствіе чего она
и называется обратной электродвижущей силой моюра.
Изъ за нея сила тока, проходящаго черезъ якорь работаю-
щаго мотора, выражается слѣдующей формулой:
гдѣ V, Е, іа и г. суть: напряженіе цѣпи, отъ которой питается
моторъ, обратная электродвижущая сила, сила тока въ якорѣ и
его сопротивленіе.
Изъ этой формулы слѣдуетъ что
V — Е = і« г«...............(15),
т. е. обратная электродвижущая сила меньше напряженія на
щеткахъ мотора па величину паденія вольтъ въ якорѣ.
Такъ какъ сопротивленіе якоря обыкновенно очень мало,
то величина обратной электродвижущей силы немного отли-
чается отъ напряженія на щеткахъ мотора.
§ 42. Нагрузка электродвигателя и его вращающее усиліе.
Нагрузкой мотора называются тѣ препятствія, которыя ему при-
ходится преодолѣвать при своемъ вращеніи.
Эти поепвтствія могутъ быть раздѣлены на 2 рода:
1) на пре іятствія полезныя, какова, напримѣръ, тяжесть
груза, поднимаемаго моторомъ, и
2) на препятствія вредныя, къ числу которыхъ относятся
треніе въ подшипникахъ, сопротивленіе воздуха и т. д.
Развиваемая моторомъ механическая энергія полностью
затрачивается на преодолѣніе этихъ препятствій.
Мѣриломъ механической энергіи, развиваемой моторомъ,
являеТ'М его вращающее усиліе или та сила взаимодѣйствія
магнитнаго поля съ проводниками обмотки якоря, которая заста-
вляетъ моторъ двигаться.
48
Эта сила зависитъ отъ величины магнитнаго потока и отъ
силы тока въ якорѣ.
Обозначивъ черезъ Ф число силовыхъ линій, изъ которыхъ
состоитъ магниіный потокъ, и черезъ і0 силу тока въ якорѣ
можно величину вращающаго усилія выразить слѣдующей фор-
мулой:
М = К і. Ф..................(16),
гдѣ Кесть нѣкоторая постоянная для каждаго мотора величина,
зависящая отъ числа витковъ въ обмоткѣ якоря, отъ числа паръ
полюсовъ и отъ числа паръ параллельныхъ цѣпей.
§ 43 Зависимость силы тока въ якорѣ отъ нагрузки. Если
моторъ вращается съ постоянной скоростью, то все его вращаю-
щее у иліе затрачивается на преодолѣніе нагрузки, т. е.
М' (нагрузка) = М (вращающему усилію) = Кіо Ф . . . (16').
Если нагрузка уменьшится, то при томъ же вращающемъ
усиліи мотору будетъ легче вращаться и число его оборотовъ
увеличится. Съ увеличеніемъ числа оборотовъ увеличится
обратная эл. дв. сила и сила тока въ якорѣ отъ этого умень-
шится.
Наоборотъ, съ увеличеніемъ нагрузки — мотору труднѣе
будетъ вращаться, онъ уменьшитъ число оборотовъ, вслѣдствіе
чего обратная электродвижущая сила уменьшится, а сила тока
въ якорѣ возрастетъ.
Такимъ образомъ, величина силы тока въ якорѣ прямо про-
порціональна нагрузкѣ мотора.
Изъ формулы 16' видно, что
т. е. что сила тока въ якорѣ зависитъ только отъ нагрузки
и величины магнитнаго потока и никакими другими причинами
не можетъ быть измѣнена.
§ 44. Пускъ въ ходъ электродвигателей. Если присоединить
электродвигатель непосредственно къ цѣпи, что черезъ якорь
можетъ пройти токъ очень большой силы, т. к. въ первое время
послѣ включенія якорь еще не вертится и обратная электро-
движущая сила Е = 0; сопротивленіе же якоря очень мало.
Напримѣръ, если напряженіе цѣпи V = 100г, а сопротивленіе
якоря —О,ІЙ, то сила тока въ якорѣ въ моментъ включенія
будетъ равна
і„ = —У—=-4^Ь== 1000а.
г» 0,1
Такой большой токъ можетъ настолько сильно нагрѣтъ
обмотку якоря, что его изоляція сгоритъ.
1»
Поэтому, при пускѣ мотора въ ходъ, токъ въ якорь пускается
не непосредственно, а черезъ пусковой реостатъ (черт. 78), сопро-
тивленіе котораго Е подбирается съ такимъ расчетомъ, чтобы
величина силы тока въ якорѣ
і _ V
“ ~ Го 4- К
не достигла величины, опасной для его изоляціи.
Когда якорь начнетъ вращаться, въ немъ появится обратная
электродвижущая сила, которая будетъ возрастать по мѣрѣ
увеличенія скорости вращенія мотора.
Обратная электродвижущая сила уменьшаетъ силу тока
въ якорѣ, почему по мѣрѣ того какъ моторъ увеличиваетъ
скорость, сопротивленіе на пусковомъ реостатѣ уменьшаютъ.
Наконецъ, когда моторъ разовьетъ свою нормальную скорость,
онъ совершенно выводится.
Такъ какъ образованіе въ якорѣ обратной электродвижущей
силы происходитъ постепенно, по мѣрѣ увеличенія скорости
мотора, то при пускѣ въ ходъ пусковой реостатъ нужно выво-
дить медленно. Останавливать электродвигатель надо тоже
пусковымъ реостатомъ, для чего онъ всегда снабжается холо-
стой кнопкой.
Если же произвести остановку размыканіемъ питательной
цѣпи, то реостатъ останется выведеннымъ, вслѣдствіе чего при
послѣдующемъ замыканіи якорь мотора можетъ сгорѣть. Для
предупрежденія подобныхъ случаевъ часто устанавливаютъ раз-
личныя предохранительныя приспособленія—напримѣръ, блоки-
ровочное релэ.
Иногда это предохранительное приспособленіе осуществляется
слѣдующимъ образомъ (черт. 78): рычагъ пускового реостата
сильной пружиной п все время притягивается къ холостой кнопкѣ.
На корпусѣ реостата имѣется электромагнитъ т, который
вводится послѣдовательно въ цѣпь электромагнитовъ мотора.
Когда реостатъ весь выведенъ, электромагнитъ т удерживаетъ
рычагъ въ положеніи, указанномъ на чертежѣ. Если теперь
питательную цѣпь разомкнуть, то, электромагнитъ не будетъ въ
состояніи преодолѣвать дѣйствіе пружины п и она поставитъ
рычагъ на холостую планку.
Маленькіе электродвигатели, напримѣръ, вентиляторные,
пускаются въ ходъ безъ помощи пускового реостата, т. к. ихъ
якоря обладаютъ большимъ сопротивленіемъ и они очень быстро
развиваютъ огромную скорость.
Такъ какъ пусковой реостатъ находится подъ токомъ незна-
чительный промежутокъ времени, пока моторъ не разовьетъ
нормальную скорость, то, для уменьшенія вѣса и размѣровъ,
онъ разсчитывается на большую плотность тока. Это не позво-
4
50
ляетъ держать его долго подъ токомъ, такъ какъ въ противномъ
случаѣ онъ можетъ сильно нагрѣться и даже сгорѣть.
Рагчетъ сопротивленія пускового реостата производится
чрезвычайно просто. Для этого достаточно имѣть тѣ свѣдѣнія,
которыя бываютъ написаны на корпусѣ всякаго мотора, именно:
напряженіе, на которое онъ разсчитанъ и предѣльную силу тока,
допустимую въ якорѣ.
Пусть, напримѣръ, требуется узнать какого сопротивленія
долженъ быть реостатъ у 100 вольтоваго мотора, въ к лоромъ
допускается сила тока не больше 50 амперъ.
Сопротивленіе разсчитывается по слѣдующей формулѣ:
і - Ѵ~Е,
“ “ То + К
считая, что въ моментъ пуска въ ходъ обратная электродви-
жущая сила равна О.
Если при этомъ сопротивленіе якоря го = 0,1й, то сопроти-
вленіе пускового реостата будетъ равно 1,9й.
Дѣйствительно:
50 = 0,/+» плп
0,14-К — —9^- — 2й> откуда.
К=1,92.
Пусковые реостаты дѣлаются обыкновенно изъ ииккелевой
проволоки, обладающей высокимъ удѣльнымъ сопротивленіемъ,
причемъ сѣченіе проводника разсчитывается по плотности тока
въ 10 амперъ на 1 кв. мм.
§ 45. Скорость вращенія. Изъ § 41 извѣстно, что обратная
электродвижущая сила мотора
Е = «ХФ = Ѵ—і, г».
Изъ этой формулы, раздѣленіемъ обѣихъ частей на кФ,
опредѣляется число оборотовъ мотора:
= ....................(18).
Формула показываетъ, что скорость вращенія мотора можетъ
быть измѣнена либо измѣненіемъ числителя (V), либо измѣне-
ніемъ знаменателя (Ф). т. к. к есть постоянное число.
Для увеличенія скорости, увеличиваютъ напряженіе или
уменьшаютъ потокъ; для уменьшенія скорости поступаютъ на-
оборотъ.
Кромѣ того, вполнѣ ясно, что на скорость вращенія оказы-
ваетъ вліяніе нагрузка мотора. Съ ея увеличеніемъ увеличиваются
препятствія, преодолѣваемыя якоремъ при вращеніи, вслѣдствіе
чего число оборотовъ уменьшается.
51
Такимъ образомъ, скорость вращенія прямо пропорціональна
напряженію на щеткахъ мотора и обратно пропорціональна вели-
чинѣ потока и нагрузкѣ.
§ 46. Явленіе коммутаціи. Въ моторахъ, совершенно такъ же
какъ и въ динамо-машинахъ, при переходѣ щетокъ съ одной
коллекторной пластины на другую, происходитъ искрообразованіе.
Причиной его является, какъ извѣстно, самоиндукція комму-
тированныхъ катушекъ якоря.
Если щетки мотора расположены на теоретической безраз-
личной линіи (черт. 7я). то въ коммутированныхъ катушкахъ
нѣтъ ни тока, ни индуктированной электродвижущей силы.
Изъ внѣшней цѣни токъ проходитъ по катушкамъ 2 й 4,
минуя 1 и 3, замкнутыя щетками на короткую.
Когда при поворотѣ якоря въ сторону, указанную стрѣлкой,
щетка А только что отдѣлится отъ пластины а, то токъ, чтобы
попасть въ катушку 2, долженъ или пройти черезъ катушку 1,
или проскочить искрой въ короткомъ промежуткѣ между краями
пластины а и плюсовой щетки.
Вслѣдствіе электродвижущей силы самоиндукціи, задержи-
вающей прохожденіе тока по катушкѣ 1, токъ въ нее не пойдетъ
и образуетъ искру, посредствомъ кі торой щетка А останется
замкнутой съ пластиной а.
Чтобы уничтожить это пскрообразованіе. прибѣгаютъ къ
сдвигу щетокъ въ сторону противоположную направленію вра-
щенія якоря.
Въ этомъ случаѣ (черт. 80) переходъ щетокъ съ одной пла-
стины на другую будетъ совершаться тогда, когда въ коммути-
рованныхъ катушкахъ 1 и 3 существуетъ нѣкоторая индукти-
рованная электродвижущая сила, обратная по направленію
электродвижущей силѣ самоиндукціи.
Если подобрать надлежащимъ образомъ уголъ сдвига ще-
токъ, то можно достичь такого положенія, что въ моментъ пере-
хода плюсовой щетки съ пластины а на пластицу (I въ коммути-
рованныхъ катушкахъ будетъ индуктироваться электродвижущая
сила, какъ разъ равная и по направленію, противоположная
электродвижущей силѣ самоиндукціи.
Тогда ничто не будетъ задерживать прохожденіе тока по
этимъ катушкамъ и искрообразованіе прекратится *).
§ 47. Реакція якоря. Реакція якоря мотора очень сходна
съ реакціей якоря динамо-машины.
При прохожденіи тока по обмоткѣ якоря мотора, его сердеч-
никъ пріобрѣтаетъ полярность и создаетъ поперечный магнитный
’) Если моторъ работаетъ съ перемѣннымъ направленіемъ вращенія,
то щетки оставляются на теоретической безразличной линіи.
4<
52
потокъ, который искривляетъ главное поле, создаваемое электро-
магнитами.
Вслѣдствіе искривленія потока, безразличная линія перемѣ-
щается въ сторону, противную направленію вращенія (черт. 81,
82 и 83).
Поэтому, чтобы искрообразованіе не наступало, щ<тки уже
повернутыя за теоретическую безразличную линію въ сторону,
противную направленію вращенія, приходится сдвигать еще
больше въ ту же сторону.
Для уничтоженія реакціи якоря и улучшенія условій комму-
таціи, въ моторахъ примѣняются тѣ же средства, какъ и въ
динамо-машинахъ т. е. компенсаціонная обмотка, добавочные
полюса и разслоеніе полюсовъ.
Особенности моторовъ каждаго типа.
§ 48. Серіесъ-моторъ (черт. 84).
Магнитный потокъ. Въ серіесъ-моторѣ сила тока въ якорѣ
равна силѣ тока въ обмоткѣ электромагнитовъ.
Поэтому, въ первый моментъ послѣ пуска двигателя въ
ходъ, по обмоткѣ электромагнитовъ проходитъ такой же значи-
тельный токъ, какъ и по обмоткѣ якоря, и электромагниты
создаютъ очень сильное магнитное поле.
По мѣрѣ увеличенія скорости вращенія, вслѣдствіе образо-
ванія обратной электродвижущей силы, сила тока въ якорѣ
падаетъ. Вмѣстѣ съ этимъ уменьшается и величина магнитнаго
потока. Наконецъ, когда скорость вращенія установится, сила
тока въ якорѣ и электромагнитахъ перестанетъ мѣняться и по-
токъ сдѣлается постояннымъ. Но если измѣнить нагрузку мотора,
то это немедленно отзовется на силѣ тока въ якорѣ и электро-
магнитахъ и магнитный потокъ тоже измѣнитъ соотвѣтственно
свою величину: при увеличеніи нагрузки онъ возрастетъ, прп
уменьшеніи—ослабнетъ.
Вращающее усиліе. Такое непостоянство потока оказываетъ
вліяніе на величину вращающаго усилія серіесъ-мотора.
Извѣстно, что вращающее усиліе
М = Кі„ Ф.
Въ моментъ пуска въ ходъ а і, и Ф обладаютъ значитель-
ной величиной, почему п М, т. е. вращающее усиліе, огромно.
Поэтому серіесъ-моторъ употребляется тамъ, гдѣ въ первый
моментъ послѣ пуска надо преодолѣть какое либо сильное пре-
пятствіе. Такъ его употребляютъ въ шпилевыхъ машинахъ,
53
гдѣ требуется огромное начальное усиліе, чтобы оторвать якорь
отъ грунта.
Скорость вращенія серіесъ-мотора очень сильно мѣняется
при измѣненіяхъ нагрузки. Это объясняется слѣдующимъ обра-
зомъ: если нагрузка увеличится, то сила тока въ якорѣ и
въ электромагнитахъ возрастетъ и магнитный потокъ тоже уве-
личится.
Скорость вращенія, какъ извѣстно, обратно пропорціональна
и нагрузкѣ и потоку. Поэтому въ разсматриваемомъ случаѣ
вращеніе замедляется изъ за совокупнаго дѣйствія 2-хъ причинъ
(нагрузки и потока), почему уменьшеніе скорости и оказывается
большимъ.
При уменьшеніи нагрузки, скорость вращенія по тѣмъ же
причинамъ сильно увеличивается и моторъ, какъ говорятъ, несетъ.
Если желаютъ измѣнять скорость вращенія при постоянной
нагрузкѣ, то послѣдовательно съ якоремъ включаютъ регулиро-
вочный реостатъ, разсчитанный на большую силу тока.
Если ввести сопротивленіе на регулировочномъ реостатѣ,
то паденіе вольтъ на немъ увеличится. Напряженіе на щеткахъ
мотора отъ этого уменьшится, вслѣдствіе чего скорость вращенія
якоря, на основаніи формулы (18), тоже уменьшится.
Для увеличенія числа оборотовъ мотора на регулировоч-
номъ реостатѣ сопротивленіе выводятъ.
Слѣдуетъ замѣтить, что отъ введенія регулировочнаго ре-
остата сила тока въ якорѣ мѣняться не будетъ, т. к. на осно-
ваніи формулы (17) она зависитъ исключительно только отъ
нагрузка ѵ, отъ потока.
§ 49. Шунтъ-моторъ (черт. 85).
Магнитный потокъ и вращающее усиліе. Магнитный потокъ
щунтоваго мотора всегда постояненъ и отъ нагрузки не зависитъ.
Это вполнѣ понятно, т. к. сила тока въ шунтовой обмоткѣ,
обусловливается только ея сопротивленіемт, и напряженіемъ цѣпи:
Поэтому начальное вращающее усиліе у шунтового мотора
значительно меньше, чѣмъ у серіе ъ-мотора.
Дѣйствительно, у шунтъ-мотора при пускѣ въ ходъ повы-
шается только сила тока въ якорѣ, а у серіесъ-мотора и сила
тока въ якорѣ и магнитный п >токъ.
По формулѣ вращающаго усилія:
М = Кі„ Ф
видно, что для перваго случая (шунтъ-моторъ) въ формулѣ увели-
чива-тся только одинъ множитель (і„), тогда какъ во второмъ
(серіесъ-моторъ) увеличиваются 2 множителя (і,. и Ф).
Скорость вращенія. Вслѣдствіе постоянства потока, скорость
вращенія шунтъ-мотора при измѣненіяхъ нагрузки мѣняется
сравнительно мало.
У серіесъ-мотора, съ увеличеніемъ нагрузки, скорость умень-
шается отъ двухъ причинъ: отъ увеличенія самой нагрузки и
отъ увеличенія потока; въ шунтовомъ же моторѣ потокъ постоя-
ненъ и на скорость вліяетъ только одна причина: сама нагрузка.
Для регулировки скорости вращенія шунтъ-мотора, обыкно-
венно пользуются такъ называемымъ гиунтовымъ реостатомъ,
который вводится послѣдовательно въ цѣпь обмотки электро-
магнитовъ.
Измѣняя его сопротивленіе, можно мѣнять силу тока въ
обмоткѣ, что влечетъ за собою измѣненіе магнитнаго потока.
По формулѣ (18) видно, что съ увеличеніемъ потока (сопро-
тивленіе на шунтовомъ реостатѣ уменьшено) скорость умень-
шается и, наоборотъ, съ уменьшеніемъ потока (сопротивленіе,
на шунтовомъ реостатѣ увеличено) скорость вращенія возра-
стаетъ.
Для регулировки скорости, можно также включать реостатъ
послѣдовательно съ якоремъ. На практикѣ, однако, этимъ обыкно-
венно не п 'льзуются, т. к. подобные реостаты должны быть сдѣ-
ланы изъ толстой проволоки (чтобы выдержать, сильный токъ),
что повышаетъ ихъ стоимость. Шунтовой же реостатъ можно
дѣлать изъ тонкой проволоки, т. к. въ цѣпи шунтовой обмотки
токъ не великъ (приблизительно можно считать, что і, равенъ
2 или 3°/о отъ і.).
§ 50. Включеніе шунтового и пускового реостатовъ
(черт. 86). При пускѣ шунтъ-мотора въ ходъ необходимо, чтобы
электромагниты создавали наивозможно сильный потокъ. Если
этого не соблюсти, якорь плохо возьметъ съ мѣста и сила тока
въ немъ будетъ значительна.
Поэтому:
1) отвѣтвленіе въ шунтъ должно быть взято до пускового
реостата и
2) при пускѣ въ ходъ шунтовой реостатъ долженъ быть
совершенно выведенъ.
При остановкѣ шунтъ-мотора, нельзя размыкать цѣпь шунта
раньше цѣпи якоря, т. к. это повлечетъ за собой исчезновеніе
обратной электродвижущей силы, вслѣдствіе чего сила тока
въ якорѣ сильно возрастетъ.
По той же причинѣ во время работы мотора отнюдь нельзя
размыкать цѣпь шунта.
На этомъ основаніи шунтовой реостатъ не долженъ имѣть
холостой кнопки и въ цѣпь шунта предохранителей ставить
нельзя. Пусковые же реостаты устраиваются такъ, чтобы замы-
55
каніе и размыканіе цѣпи шунта и цѣпи якоря производились
однимъ и тѣмъ рычагомъ пускового реостата.
На черт. 86 изображена схема включенія пускового и шун-
тового реостатовъ.
При размыканіи цѣпи шунта, въ немъ появляется электро-
цвижуіцая сила самоиндукціи, которая можетъ повредить изо-
ляцію шунтовой обмотки. Величина электродвижущей силы само-
индукціи зависитъ, какъ извѣстно, । тъ скорости измѣненія потока
Поэтому, для уменьшенія эл. дв. силы самоиндукціи, дѣлаютъ
гакъ, чтобы токъ въ шунтовой обмоткѣ, а слѣдовательно и
магнитный потокъ, послѣ размыканія уменьшались медленно.
Для этого сопротивленіе пускового реостата соединяютъ
короткимъ проводникомъ ш съ дуговой планкой к. Дѣйствіе
проводника ш заключается въ слѣдующемъ.
Во время работы мотора черезъ якорь и электромагниты
проходитъ токъ въ направленіяхъ, указанныхъ стрѣлками. Въ
якорѣ въ это время индуктируется обратная электродвижущая
сила (пунктирная стрѣлка).
Когда, при остановкѣ мотора, рычагъ пускового реостата
будетъ поставленъ на холостую планку, то токъ изъ внѣшней
цѣпи прервется. Но якорь по инерціи будетъ продолжать вра-
щатіся и двигатель превратится въ динамо-машину, замкнутую
посредствомъ проводника ш, черезъ пусковой реостатъ, на шун-
товую обмотку. Благодаря этому, по шунтовой обмоткѣ токъ
будетъ продолжать итти въ прежнемъ направленіи. По мѣрѣ
уменьшенія скорости вращенія якоря, этотъ токъ будетъ ослабѣ-
вать постепенно, а не рѣзко, вслѣдствіе чего электродвижущая
сила самоиндукціи не достигнетъ большого значенія.
§ 51 Моторъ-компаундъ (черт. 87). Моторы компаундъ,
какъ было уже выяснено въ § 40, бываютъ съ дифференціальной
абмоткой и съ согласной обмоткой.
Если Ф, есть потокъ, создаваемый шунтовой обмоткой, а Ф„
потокъ, создаваемый послѣдовательной' обмоткой, то полный
магнитный потокъ компаундъ мотора будетъ равенъ:
ф = ф, ф,„ при согласной обмоткѣ и
Ф = Ф, — Ф,„ при дифференціальной обмоткѣ.
Въ обоихъ случаяхъ Ф, представляетъ собой величину по-
стоянную; величина же Ф„, мѣняется съ нагрузкой.
Компаундъ-моторъ съ согласной обмоткой (черт. 88) обла-
даетъ свойствами и серіесъ-мотора и шунгъ мотора, причемъ,
если преобладаетъ толстая обмотка, то по своимъ свойствамъ
онъ приближается къ серіесъ-мотору, если же преобладаетъ
тонкая, то къ шунтъ-мотору *).
*) Обыкновенно въ компаундъ-моторахъ преобладаетъ потокъ, возда-
ваемый шунтовой обмоткой.
56
На судахъ компаундъ моторъ съ согласной обмоткой примѣ-
няется въ шпилевыхъ машинахъ и башенныхъ установкахъ.
Свойства двигателя компаундъ съ дифференціальной обмоткой
(черт. 89) требуютъ болѣе подробнаго разсмотрѣнія.
Если бы у него не было толстой обмотки, то онъ былъ бы
шунтовымъ моторомъ и скорость его вращенія уменьшалась съ
увеличеніемъ нагрузки.
Но при наличіи толстой (послѣдовательной) обмотки увели-
ченіе нагрузки вызываетъ увеличеніе потока Фт, вслѣдствіе чего
полный потокъ Ф—Ф. —Ф„, уменьшается, что вызываетъ увели-
ченіе скорости вращенія.
Число витковъ толстой обмотки можно разсчитать такъ, что
насколько обороты уменьшатся отъ увеличенія нагрузки, на-
столько же они увеличатся отъ уменьшенія потока.
Тогда скорость вращенія двигателя будетъ постоянной,
независимо отъ нагрузки.
Это качество компаундъ-мотора съ дифференціальной обмот-
кой въ значительной мѣрѣ обезцѣнивается слѣдующими двумя
недостатками:
1) Начальное вращающее усиліе очень мало.
Дѣйствительно, при пускѣ въ ходъ сила тока въ якорѣ и
послѣдовательной обмоткѣ достигаетъ, какъ извѣстно, значитель-
ной велечины.
При этомъ потокъ Ф,„ увеличивается настолько сильно, что
полный потокъ Ф=Ф„ —Ф,„ оказывается очень слабымъ и дви •
гатель развиваетъ ничтожное вращающее усиліе.
Поэтому двигатели компаундъ съ дифференціальной обмоткой
надо пускать въ ходъ непремѣнно не нагруженными.
2) При перегрузкѣ онъ можетъ остановиться и даже начать
вращаться въ обратную сторону.
Дѣйствительно, при сильной перегрузкѣ, токъ въ якорѣ и
толстой обмоткѣ можетъ достичь такой величины, что Ф„ ока
жется больше, чѣмъ Ф„. То г іа электромагниты перемѣнятъ свои
полюса и якорь начнетъ вращаться въ другую сторону.
Вслѣдствіе этихъ недостатковъ моторы компаундъ съ диффе-
ренціальной обмоткой употребляются рѣдко.
Ихъ примѣняютъ только тамъ, гдѣ необходима полная неза-
висимость скорости вращенія отъ нагрузки *).
§ 52. Мощность и отдача электродвигателя. Если электро-
двигатель работаетъ, причемъ онъ потребляетъ изъ цѣпи <Т ампера,
при напряженіи въ V вольтъ, то ѴД есть мощность, поглощаемая
электродвигателемъ.
‘) Нѣкоторыя 2-хъ килоуатныя звучащія радіостанціи, системы Теле
функепъ, снабжены моторами компаундъ съ дифференціальной обмотяоі;.
Часть этой мощности идетъ на нагрѣваніе якоря и обмотки
электромагнитовъ, а остальная часть идетъ на вращеніе.
Но не вся мощность, идущая на вращеніе якоря, превращается
въ механическую энергію. Часть ея тратится на треніе въ осяхъ
и токи Фуко въ сердечникѣ якоря.
Значитъ механическая мощность мотора или какъ ее назы-
ваютъ, мощность иа валу будетъ меньше мощности, поглощаемой
якоремъ, на величину потерь, вызываемыхъ нагрѣваніемъ якоря
и электромагнитовъ, треніемъ и токами Фуко.
Отношеніе мощности на валу (Р) къ полной мощности (Ѵ<1),
поглощаемой моторомъ, называется промышленной или полной
отдачей:
_ Р
7‘ ~ ѵд
Отдача моторовъ зависитъ отъ ихъ величины.
Большіе моторы обладаютъ отдачей въ 0,90—0,92, а малень-
кіе—въ 0,60—0,75.
На корпусѣ мотора всегда обозначается наибольшая мощность
въ лошадиныхъ силахъ, которую онъ можетъ развить на валу
при предѣльной допустимой силѣ тока въ якорѣ *)
Зная мощность мотора и напряженіе, на которое онъ разсчи-
танъ, можно легко разсчитать предѣльную силу тока, если они
не написана на корпусѣ мотора.
Извѣстно, что 1 НР=736». Если моторъ, напримѣръ, 4-хъ
СИЛЬНЫЙ, ТО Р—736X4—2944—ОКОЛО 3000».
Если полная отдача ч=0,75, то полная мощность, поглощаемая
моторомъ
ѴД=Р = 8Ш=4оООг(,.
ч 0,75
Зная, что напряженіе Ѵ=100», легко опредѣлить предѣльную
силу тока:
Предѣльная сила тока можетъ быть опредѣлена и еще проще.
Дѣло въ томъ, что при напряженіи въ 100 вольтъ моторъ тре-
буетъ обыкновенно 9—8 амперъ на силу.
Зная это правило, предѣльную силу тока легко опредѣлить
простымъ перемноженіемъ мощности мотора въ лошадиныхъ си
лахъ на 8—для большихъ моторовъ и на 9—для малыхъ.
§ 53. Установка электродвигателей. Электродвигатель уста-
навливается на чугунной плитѣ а, съ которой скрѣпляется при
*) Черезъ моторъ разрѣшается пропускать токъ только такой силы
чтобы обмотка его якоря не нагрѣвалась свыше нормы (50° Цельсія).
— 58
помощи болтовъ т. Обыкновенно такихъ болтовъ бываетъ че-
тыре (черт. 90).
Для того, чтобы болты вошли въ нарѣзку безъ перекоса,
на лапкахъ корпуса электродвигателя имѣются установочныя
шпильки я. Сперва электродвигатель ставятъ на плиту и пере-
мѣщаютъ до тѣхъ поръ, пока шпильки не войдутъ свободно въ
свои гнѣзда.
Затѣмъ клюнемъ зажимаютъ болты т, наблюдая, чтобы ихъ
нажатіе было вполнѣ равномѣрно.
Плита обыкновенно устанавливается на деревянный фунда-
ментъ; таковымъ можетъ служить рама изъ сосны или иного
дерева. Размѣры ея должны немного превышать размѣры плиты,
а толщина должна равняться примѣрно 4 дюймамъ.
Плита располагается на фундаментѣ съ такимъ разсчетомъ,
чтобы валъ установленнаго на ней электродвигателя былъ па-
раллеленъ діаметральной плоскости корабля.
Ес ли въ мѣстѣ установки палуба поката, то подъ фундаментъ
слѣдуетъ подложить подкладки съ такимъ разсчетомъ, чтобы,
когда корабль не имѣетъ крена, верхняя поверхность плиты
была горизонтальна.
Все вышеуказанное относится къ двигателямъ сравнительно
большой мощности (2 и болѣе НР). Маленькіе, напримѣръ, вен-
тиляторные двигатели, не требуютъ при своей установкѣ такихъ
предосторожностей
При переноскѣ электродвигателя слѣдуетъ брать его за обухъ.,
спеціально сдѣланный для этого въ верхней части корпуса.
Врать же за валъ строго воспрещается.
§ 54. Уходъ за электродвигателемъ.
Общія указанія.
Еженедѣльно слѣдуетъ осматривать весь электродвигатель
и тщательно вычищать всѣ внутреннія части.
Время отъ времени надо производить испытанія исправности
изоляціи обмотки якоря и обмотки электромагнитовъ отъ
корпуса.
Щетки.
Щетки должны употребляться именно тѣ, которыя полагаются
для даннаго типа электродвигателя.
Замѣна ихъ производится или въ случаѣ изнашиванія или
въ случаѣ неисправности.
Угольныя щетки, которыми въ большинствѣ случаевъ снаб-
жаются электродвигатели, слѣдуетъ замѣнять, когда разстояніе
отъ рабочей поверхности до части, покрытой металломъ, сдѣ-
лается равнымъ 2—3 мм
Отнюдь не слѣдуетъ держать щетки до тѣхъ поръ, пока.
59
коллекторъ не придетъ въ соприкосновеніе съ металлической
поверхностью щетокъ.
Новыя щетки слѣдуетъ пришлифовывать къ поверхности
коллектора. Для этого на коллекторъ кладутъ стеклянную шкурку
шероховатой поверхностью наверхъ и прижимаютъ къ ней щетки.
Затѣмъ вращаютъ якорь въ ручную.
Въ началѣ притирки берутъ шкурку №№ 1 и 2, а кончаютъ
шкуркой №№ 00 или ООО.
Коллекторъ.
Чистка коллектора производится чистой ветошью, смоченной
въ бензинѣ или керосинѣ. Если подобная чистка окажется не
дѣйствительной (пятна и шероховатости не отойдутъ), то коллек-
торъ слѣдуетъ отполировать. Для этого надо имѣть особую ко-
лодку, когорая позволяетъ плотно прижать стеклянную бумагу
къ поверхности коллектора
Якорь вращаютъ въ ручную до тѣхъ поръ, пока коллекторъ
совершенно не очистится Полировка производится различными
номерами шкурки отъ № 1 до № ООО.
При шлифовкѣ полезно смазывать шкурку вазелиномъ,
чтобы мѣдная пыль, разлетаясь въ стороны, не попадала внутрь
электродвигателя.
Послѣ шлифовки коллекторъ тщательно обмываютъ бензиномъ.
Подшипники.
Подшипники электродвигателей устраиваются слѣдующимъ
образомъ (черт. 91). Въ корпусѣ имѣется круглое отверстіе, съ
внутренней поверхности которой туго вколочены 2 бронзовыхъ
вкладыша т и п. Валъ а вставляется между вкладышами.
Иногда, вмѣсто вкладышей внутренняя поверхность бываетъ
залита особымъ бѣлымъ металломъ.
Для уменьшенія тренія, подшипники снабжаются автомати-
ческой кольцевой смазкой, устройство которой заключается въ
слѣдующемъ: ьъ верхней части подшипника имѣется прорѣзь,
обнажающая валъ. Въ этомъ мѣстѣ на него накладывается
кольцо к, нижняя часть котораго погружена въ масло, наливаю-
щееся въ подшипникъ черезъ отверстіе 6.
При вращеніи вала, кольцо увлекается въ движеніе и, за-
хватывая съ собою масло, подаетъ его къ валу. Отсюда, по осо-
бымъ нарѣзкамъ на вкладышахъ, масло распространяется по всей
поверхности подшипника и уменьшаетъ треніе объ него вала.
Масло, употребляемое для смазки подшипниковъ, должно
быть чистое минеральное. Оно наливается до нѣкотораго опре-
дѣленнаго уровня, который опредѣляется отверстіемъ е. Именно—
черезъ верхнее отверстіе Ъ наливаютъ масло до тѣхъ поръ,
пока оно не покажется въ нижнемъ с. Тогда оба отверстія за-
крываютъ.
60
У ходъ за подшипниками заключается въ наблюденіи за ихъ
чистотою и достаточнымъ количествомъ масла.
Совершенно ясно, что въ отсутствіи масла или при загряз-
неніи, треніе повышается и подшипникъ можетъ сильно на-
грѣться *).
Для промыванія подшипниковъ примѣняютъ бензинъ или
керосинъ. Промываніе слѣдуетъ производить по крайней мѣрѣ
равъ въ мѣсяцъ.
*) По правиламъ по электротехникѣ нагрѣваніе подшиппаковт. до
пускается только до 40° С свыше окружающей температуры.
Часть П.
Перемѣнный токъ.
ГЛАВА V.
Основные законы перемѣннаго тока.
§ 55. Перемѣнный токъ въ цѣпи съ сопротивленіе». Изъ
курса постояннаго тока уже извѣстно, что при вращеніи въ рав-
номѣрномъ магнитномъ полѣ замкнутаго проводника., въ немъ
индуктируется перемѣнная электродвижущая сила, измѣненіе
которой можетъ быть изображено графически волнообразной
кривой.
Одинаковые промежутки времени, въ теченіе которыхъ, пря
непрерывномъ измѣненіи, перемѣнная эл. дв. сила успѣваетъ
пройти, черезъ всѣ положительныя и отрицательныя значенія,
называется періодомъ. Время одного періода обозначается бук-
вой Т.
Наибольшее значеніе, котораго достигаетъ эл. дв. сила, назы-
вается амплитудой, а число періодовъ въ одну секунду носить
названіе частоты (обозначается буквой и).
Очевидно, что:
п = -і-иТ= —
Т п
Если источникъ, развивающій перемѣнную эл. дв. силу,
будетъ замкнутъ на цѣпь съ безъиндукціоннымъ сопротивле-
ніемъ, то въ ней возникнетъ токъ, сила котораго въ каждый
заданный моментъ можетъ быть опредѣлена, какъ частное отъ
дѣленія эл. дв. силы на сопротивленіе цѣпи, т. е.
•I въ любой
а
Е въ тотъ же моментъ
моментъ—---------д,
также -Г гдѣ Е» и ]„ суть
амплитуды силы тока и электродвижущей силы.
62
На черт. 92 сплошной линіей Е показана эл. дв. сила, при-
ложенная къ безъиндукціонной цѣпи.
Чтобы построить кривую тока, надо для разничныхъ момен-
товъ Іі, іг и т. д. снять значенія эл. дв. силы (ііОі, І2О2 и т. д.),
раздѣлить ихъ на сопротивленіе и полученныя величины отло-
жить въ нѣкоторомъ масштабѣ отъ тѣхъ же точекъ Ь, 1= и т. д.
т. д.
Соединивъ полученныя точки плавной линіей, мы будемъ
имѣть кривую измѣненія тока.
Разсмотрѣніе кривыхъ Е и -I показываетъ, что въ случаѣ
безъиндукціонной цѣпи сила тока въ точности слѣдитъ за измѣ-
неніемъ электродвижущей силы, т. е одновременно съ нею мѣ-
няетъ направленіе и принимаетъ наибольшія и нулевыя значенія.
Такая одновременность измѣненія эл. дв. силы и силы тока
обозначается обыкновенно особымъ терминомъ: говорятъ, что
токъ находится въ одинаковой фазѣ съ эл. дв. силой.
§ 56. Дѣйствующіе вольты и амперы. Мы только что видѣли,
что если разсматривать цѣпь въ нѣкоторый опредѣленный
мементъ, то въ ней сила тока и эл. дв. сила связаны другъ съ
другомъ такъ, какъ будто бы токъ былъ постоянный.
Поэтому, для измѣренія этихъ мгновенныхъ значеній мы
имѣемъ право пользоваться тѣми же единицами, т. е. вольтами
и амперами, которыя были приняты въ постоянномъ токѣ.
Но теперь возникаетъ вопросъ, какимъ же образомъ измѣ
рять эти величины.
Постоянная ихъ измѣняемость привела бы къ совершенной
невозможности производить измѣренія, если бы перемѣнные токи
не производили нѣкоторыхъ дѣйствій одинаково съ токомъ
ПОСТОЯННЫЙ!.
Эта сходность даетъ возможность измѣрять перемѣнный
токъ, сравнивая производимыя имъ дѣйствія съ дѣйствіями
постояннаго тока данной величины. Напримѣръ, постоянный токъ
нагрѣваетъ проводникъ, по которому онъ проходитъ; это нагрѣ-
ваніе не зависитъ отъ направленія тока въ проводникѣ.
Очевидно и перемѣнная эл дв. сила можетъ создать токъ,
который тоже накалитъ, напримѣръ, нигь лампы накаливанія.
Для этого надо только, чтобы частота была достаточно велика;
тогда накаленная нить не будетъ успѣвать слишкомъ остыть въ
тѣ моменты, когда токъ обращается въ нуль.
Пусть имѣются 2 одинаковыя лампы накаливанія. Черезъ
одну пропустимъ постоянный токъ и доведемъ его до такой силы,
чтобы лампа накалилась до полнаго свѣченія. Черезъ другую
пропустимъ перемѣнный токъ и будемъ увеличивать его силу
до тѣхъ поръ, пока и эта вторая лампа тоже не накалится до
полнаго свѣченія.
63
Теперь можно сказать, что разсматриваемые перемѣнный и
постоянный токи производятъ одинаковыя дѣйствія; въ такомъ
случаѣ говорятъ, что они эквивалентны другъ другу.
Сказать, что эти токи равны, нельзя и вотъ по какой, очень
простой причинѣ: постоянный токъ нагрѣваетъ все время одина-
ково; перемѣнный же нагрѣваетъ то сильно (когда онъ дости-
гаешь наибольшихъ значеній), то совершенно не нагрѣваетъ
(когда онъ равенъ нулю).
Поэтому, очевидно, амплитуды перемѣннаго тока должны
превышать по величинѣ постоянный токъ.
Теорія показываетъ, что перемѣнный токъ, значеніе котораго
колеблется отъ-|--1,41 ампера д>—1,41 ампера, производитъ тѣ же
тепловыя дѣйствія, какъ постоянный токъ въ 1 амперъ. Это выра-
.жаютъ, говоря, что разсматриваемый перемѣнный токъ обладаетъ
дѣйствующей силой въ 1 амперъ.
Отсюда ясно, что дѣйствующая сила перемѣннаго тока
меньше, чѣмъ его амплитуда въ 1,41 разъ *), т. е.
~ 1.41 .....................(19)
Подобныя же разсужденія приведутъ къ понятію о дѣй-
ствующемъ перемѣнномъ напряженіи.
Перемѣнная эл. дв. сила, колеблющаяся отъ-)-1,41 вольта
до—1.41 вольта можетъ создать въ цѣпи токъ, который будетъ
производить тѣ же тепловыя дѣйствія, какъ и постоянный
токъ, созданный болѣе слабой постоянной эл. дв. силой въ
1 вольтъ.
Поэтому говорятъ, что разсматриваемая перемѣнная эл. дв.
сила имѣетъ дѣйствующую величину въ 1 вольтъ. Значитъ, дѣй-
ствующая величина эл. дв. силы меньше ея амплитуды въ 1,41 разъ,
•го есть
К' ” ІД1.....................<2”)-
Выше (стр. 61) было указано, что если цѣпь обладаетъ
только безъиндукціоннымъ сопротивленіемъ, то амплттуда пере-
мѣннаго тока опредѣляется какъ частное отъ дѣленія амплитуды
эл. дв. силы на сопротивленіе цѣпи:
Подставимъ вмѣсто <І» и Е„ соотвѣтствующія имъ величины
1,41 .1, И 1,41 Е,
1.41 = 1/ 2.
64
Тогда получимъ
Сокративъ обѣ части равенствъ па 1,41 получимъ
г Е" .
'г» = К :........................(21).
•г. е. дѣйствующая сила перемѣннаго тока въ цѣпи съ безъин-
дукціоннымъ сопротивленіемъ равна дѣйствующей эл. дв. силѣ,
дѣленной на сопротивленіе *).
Для измѣренія перемѣнныхъ токовъ и напряженій поль-
зуются тепловыми приборами.
Такъ какъ стрѣлки этихъ приборовъ отклоняются, какъ
извѣстно, вслѣдствіе удлиненія проволоки, происходящаго отъ
ея нагрѣванія токомъ, то при прохожденіи по нимъ перемѣннаго
тока стрѣлка отклоняется на такой же уголъ, на который она
отклонилась бы при прохожденіи постояннаго тока, производя-
щаго такое же тепловое дѣйствіе.
Поэтому, отклоненіе теплового прибора, включеннаго въ цѣпь
перемѣннаго тока, показываетъ дѣйствующую величину силы
тока или напряженія.
Слѣдуетъ замѣтить, что когда говорятъ про перемѣнный
токъ или перемѣнное напряженіе то всегда подразумѣваютъ ихъ
дѣйствующія величины.
§ 57. Перемѣнный токъ въ цѣпи съ сопротивленіемъ и
самоиндукціей. Извѣстно, что при замыканіи въ проводникѣ тока,
этотъ послѣдній устанавливается не моментально, такъ какъ въ
своемъ нарастаніи онъ задерживается противной эл. дв. силой
самоиндукціи; подобнымъ же образомъ при размыканіи паденіе
силы тока до нуля совершается не сразу, а постепеннымъ пони-
женіемъ, такъ какъ въ данномъ случаѣ появляется попутная
эл. дв. сила самоиндукціи. Представимъ графически явленіе
постепеннаго возникновенія и исчезновеніе тока, откладывая по
горизонтальной оси время, а по вертикальной—силу тока (черт. 93
а, Ъ, с, <1).
На представленныхъ чертежахъ наглядно выясняется зна-
ченіе самоиндукціи.
По чертежу Ъ видно, что въ случаѣ самоиндукціи при замы-
каніи происходитъ постепенное нарастаніе тока, чего не бываетъ
при отсутствіи самоиндук ііи (черт. а); по чертежу <1 видно, что
вслѣдствіе самоиндукціи токъ исчезаетъ постепенно, а не сразу,
*) Вполнѣ очевидно, что въ случаѣ послѣдовательнаго или парал-
лельнаго соединенія безъин іукціоиныхъ сопротивленій вычисленіе пол-
наго сопротивленія цѣпи и распредѣленія силы тока въ вѣтвяхъ произво-
дится по тѣмъ же правиламъ, которыя примѣнялись въ постоянномъ
токѣ.
65
какъ это бываетъ въ цѣпяхъ безъиндукціонныхъ (черт. с). Но
такъ какъ эл. дв. сила самоиндукціи возникаетъ не только при
замыканіи и размыканіи, а при всякомъ измѣненіи силы тока,
то ея участіе непремѣнно скажется и при перемѣнномъ токѣ.
На графикѣ, помѣщенной ниже (черт. 94), изображена пун-
ктирной линіей кривая тока для случая, когда въ цѣпи нѣтъ
самоиндукціи п сплошной кривой С, когда есть самоиндукція.
По чертежу видно, что самоиндукція оказываетъ весьма
существенное вліяніе на перемѣнный токъ, дѣйствующій въ раз-
сматриваемой цѣпи. Постараемся выяснить, какимъ образомъ
самоиндукція приводитъ къ образованію въ цѣпи тока, измѣняю-
щагося согласно кривой С. Съ самаго начала надо вспомнить, что
величина эл. дв. силы самоиндукціи зависитъ отъ коэффиціента
самоиндукціи цѣпи и отъ скорости измѣненія тока.
Кромѣ того, надо разобрать въ какіе моменты, во время
своего непрерывнаго измѣненія, перемѣнный токъ мѣняется
быстро и въ какіе моменты медленно.
Для этого въ различныхъ точкахъ О, Оі, Оз, А кривой
ОАВСІ), изображающей собой измѣненіе перемѣннаго тока, про-
ведемъ касательныя до пересѣченія съ горизонтальной осью
(черт. 95).
Величина полученныхъ угловъ будетъ характеризовать
скорость измѣненія силы тока въ каждый опредѣленный моментъ.
Такъ какъ уголъ аі больше угла аз, то слѣдовательно, въ
моментъ появленія тока въ точкѣ Оі, измѣненіе его силы въ
сторону увеличенія идетъ быстрѣе, чѣмъ въ моментъ, соотвѣт-
ствующій точкѣ Оз. Самыя незначительныя измѣненія токъ пре-
терпѣваетъ вблизи точки А, гдѣ углы, образованные касательной
и горизонтальной осью, по своимъ значеніямъ близки къ нулю
и мало разнятся другъ отъ друга.
Что токъ измѣняется наиболѣе медленно именно около
точекъ А и С, понятно и такъ. Дѣйствительно, достигнувъ своего
наибольшаго значенія МА, токъ неминуемо долженъ остановиться
въ своемъ увеличеніи, прежде чѣмъ начать уменьшаться.
Итакъ, разсмотрѣніе чертежа показываетъ, что токъ измѣ-
няется наиболѣе быстро, въ моменты прохожденія черезъ нуль
и наиболѣе медленно около максимальныхъ значеній.
Такъ какъ эл. дв. сила самоиндукціи бываетъ тѣмъ больше,
чѣмъ быстрѣе измѣняется токъ, то она приметъ наибольшія
значенія въ моменты прохожденія тока черезъ нуль и будетъ
постепенно уменьшаться по мѣрѣ приближенія его къ мак-
симуму.
Имѣя все это въ виду, представимъ измѣненіе тока графи-
чески; обозначая на черт. 96 линіей .і кривую тока, когда нѣтъ
самоиндукціи и линіей <Г‘, когда есть самоиндукція.
66
Для удобства будемъ слѣдить постепенно, по клѣточкамъ.
Клѣтка I. Въ началѣ токъ измѣняется быстро, вслѣдствіе
чего появляется значительная противная эл. дв. сила самоин-
дукціи. Въ результатѣ она совершенно задержитъ дѣйствіе пере-
мѣнной эт. дв. силы и тока не будетъ.
Клѣтка II. Далѣе измѣненіе силы тока менѣе значительно,
слѣдовательно эл. дв. сила самоиндукціи уменьшается. Такъ
какъ въ это время перемѣнная эл. дв. сила увеличивается, то
она возьметъ перевѣсъ и токъ появится.
Клѣтка 111. Такъ какъ въ виду приближенія кривой въ
точкѣ А, измѣненіе силы тока дѣлается еще менѣе значитель-
нымъ, то эл. дв. сила самоиндукціи продолжаетъ уменьшаться,
почему токъ продолжаетъ увеличиваться въ силѣ.
Клѣтка IV. Вблизи точки А измѣненіе силы тока очень
незначительно, эл. дв. сила самоиндукціи невелика, а потому,
вмѣстѣ съ увеличеніемъ перемѣнной эл. дв. силы, токъ продол-
жаетъ расти.
Клѣтка Г. Измѣненіе перемѣнной эл. дв. силы идетъ на
уменьшеніе; слѣдовательно появится эл. дв. сила самоиндукціи,
которая будетъ дѣйствовать въ одномъ направленіи съ ней и токъ
въ проводникѣ еще увеличивается.
Клѣтка VI. Перемѣнная эл. дв. сила уменьшается все бы-
стрѣе и, хотя эл. дв. сила самоиндукціи въ это время и растетъ
(токъ измѣняется быстрѣе по мѣрѣ приближенія къ нулю), все
же уменьшеніе первой беретъ перевѣсъ и токъ начинаетъ
уменьшаться, пройдя черезъ свое наибольшее значеніе въ
точкѣ а1.
Клѣтка VII. Перемѣнная эл. дв. сила все ближе и ближе къ
нулю, но токъ еще далекъ до нуля, такъ какъ его поддержи-
ваетъ эл. дв. сила самоиндукціи.
Клѣтки VIII и IX. Пройдя черезъ нуль, т. е. измѣнивъ
направленіе, перемѣнная эл. дв. сила начнетъ увеличиваться, эл.
дв. сила самоиндукціи начнетъ уменьшаться, но токъ не пере-
мѣнитъ еще направ .енія, а будетъ лишь приближаться къ нулю,
причемъ онъ будетъ равенъ нулю въ тотъ моментъ Ь1, когда
обѣ силы сравняются, и такъ далѣе.
Т. к. при отсутствіи самоиндукціи измѣненіе силы тока
совпало бы съ измѣненіемъ перемѣнной эл. дв. силы источника,
то, сравнивая положеніе кривой й съ кривой «Г», находимъ, что
при наличіи самоиндукціи происходитъ запаздываніе тока отно-
сительно эл. дв. силы на нѣкоторое время оо1 = ааІ = ЪЬ1 — ссІ,
называемое временемъ запаздыванія тока, причемъ сила тока при
самоиндукціи меньше, чѣмъ безъ самоиндукціи.
Явленіе запаздыванія тока указываетъ на то, что электри-
ческая энергія въ проводникѣ обладаетъ инерціей, т. к. она
67
стремится поддержать свое прежнее состояніе, благодаря чему
измѣненія силы тока не слѣдуетъ одновременно съ измѣненіями
эл. дв. силы источника, а запаздываютъ относительно послѣдней.
Вліяніе инерціи сказывается и на величинѣ силы тока,
который отъ сдерживающаго вліянія самоиндукціи не понижается
до наименьшихъ и не повышается до наибольшихъ значеній,
дѣлаясь менѣе колеблющимся и какъ бы сглаженнымъ.
Те.кимъ образомъ, самоиндукція оказываетъ вредное дѣйствіе
на перемѣнные токи, задерживая ихъ фазу и уменьшая силу.
Изъ сказаннаго слѣдуетъ, что законъ Ома. въ той формѣ,
въ какой онъ примѣняется для постояннаго тока, не можетъ
примѣняться къ индуктивнымъ цѣдямъ перемѣннаго тока.
Теорія показываетъ, что въ случаѣ цѣпи, обладающей само-
индукціей, дѣйствующая сила тока можетъ быть опредѣлена
по формулѣ
~ ѵ'Кз+ігппЬѣ.................<22>’
гдѣ й,, Е,, К, Ь, « и п суть: дѣйствующая сила тока въ ампе-
рахъ, дѣйствующая эл. дв. сила въ вольтахъ, простое или такъ
называемое омическое с 'противленіе въ омахъ, коэффиціентъ
самоиндукціи въ генри, отношеніе окружности къ діаметру и
частота.
Весь знаменатель носитъ названіе кажущагося сопротивленія
цѣпи перемѣнному току, обозначается буквой ІД и выражается
въ омахъ. Членъ В называется, какъ только что было сказано,
омическимъ сопротивленіемъ, а членъ 2 лпЬ—индуктивнымъ.
Вывести формулу (22) безъ знанія математики нельзя,
но смыслъ ея можетъ быть хорошо понятъ по слѣдующимъ
соображеніямъ:
1) сила перемѣннаго тока, очевидно, будетъ тѣмъ больше,
чѣмъ больше эл. дв. сила;
2) сила перемѣннаго тока будетъ тѣмъ меньше, чѣмъ больше
омическое сопротивленіе;
3) она будетъ тѣмъ меньше, чѣмъ больше электрическая
инерція, т. е. чѣмъ больше задерживающая эл. дв. сила само-
индукціи. А эта послѣдняя зависитъ отъ частоты перемѣннаго
тока и коэффиціента самоиндукціи цѣпи.
§ 58. Для уясненія формулы (22) можно произвести слѣдую-
щіе опыты.
Пусть имѣется цѣпь (черт. 97), состоящая изъ послѣдова-
тельно соединенныхъ: лампы накаливанія г, теплового амперметра
А, ключа к и катушки самоиндукціи Ь, которая по желанію
можетъ быть замѣнена безъиндукціоннымъ реостатомъ съ сопро-
тивленіемъ, равнымъ омическому сопротивленію катушки.
5*
68
Цѣпь питается перемѣннымъ токомъ и параллельно ей поста-
влены вольтметръ ѵ0 и частотомѣръ (на чертежѣ не показанъ)
Опытъ I. Сила перемѣннаго тока прямо пропорціональна эл. дв'.
силѣ или напряженію на зажимахъ цѣпи и обратно пропорціональна,
омическому сопротивленію.
Выключаютъ катушку и вмѣсто нея вводятъ безъиндукціон-
иое сопротивленіе. Замыкаютъ токъ п наблюдаютъ показаніе
амперметра.
Такъ какъ теперь въ цѣпи самоиндукціи нѣтъ, то законъ
Ома сохраняетъ свою силу, въ той же формѣ, какъ для по -тоян-
наго тока. Если, напримѣръ, на зажимахъ цѣпи было 63 вольта,
сопротивленіе лампы равно 69 омамъ и сопротивленіе безъиндук-
ціоннаго реостата равно 3 омамъ, то амперметръ покажетъ
0,875 ампера.
•I. = — = 0,875 а.
Съ увеличеніемъ напряженія и съ уменьшеніемъ сопроти-
вленія сила тока увеличивается.
Опытъ II. Въ цѣпи еъ самоиндукціей тла перемѣннаго тока
обратно пропорціональна частотѣ.
Вмѣсто безъиндукціоннаго сопротивленія въ 3 ома включимъ
катушку самоиндукціи (Ь = о,183Я, В — 32). При прежнемъ
напряженіи на зажимахъ цѣпи (63 ѵ) сила ті ка уменьшится, хотя
омическое сопротивленіе останется неизмѣннымъ.
Это произойдетъ потому, что съ введеніемъ катушки въ
цѣпи появится тормозящая эл. дв. сила самоиндукціи.
Чѣмъ она больше, тѣмъ, очевидно, значительнѣе ея тормо-
зящее дѣйствіе.
Величина же эл. дв. силы самоиндукціи зависитъ отъ ско-
рости измѣненія магнитнаго поля, т. е. отъ частоты тока.
Чтобы прослѣдить вліяніе частоты, сначала установимъ
частоту п=28; тогда при напряженіи въ цѣпи, равномъ 63 вольтамъ,
амперметръ покажетъ около 0,8 вмѣсто 0,875 ампера, какъ это
было въ отсутствіи самоиндукціи.
Провѣримъ вычисленіемъ измѣренную амперметромъ силу
тока.
Изъ формулы (22) извѣстно, что кажущееся сопротивленіе
цѣпи
В, =ѵ'в’+(2ппЬ)».
Подставимъ въ нее вмѣсто В—722 (сопротивленіе лампы 692
и сопротивленіе катушки 32), вмѣсто 2-— 6,3, вмѣсто н — 28
и вмѣсто І. — о,183 Н. Тогда
К/ = [/ 72э-I-(6,3 X 28 X 0,183)-= 78,92,
69
т. е. приблизительно на 72 больше, чѣмъ въ отсутствіи само-
индукціи. Раздѣливъ напряженіе на зажимахъ на вычисленное
кажущееся сопротивленіе, получимъ силу тока въ цѣпи:
= около 0,8 а,
т. е. ту же цифру, которая получена изъ наблюденій.
Такимъ образомъ, опытъ показываетъ, что введеніе въ цѣпь
самоиндукціи въ 0,183 генри при частотѣ 28 какъ бы увеличи-
ваетъ сопротивленіе цѣпи на 7 омъ.
Если теперь увеличить частоту, то кажущееся сопротивленіе
цѣпи еще увеличится. Доведемъ частоту до 65. Тогда при преж-
немъ напряженіи на зажимахъ цѣпи (63 вольта) амперметръ
уменьшитъ показаніе и его отсчетъ будетъ равенъ около 0,61 ампера.
Снова провѣримъ вычисленіемъ полученную изъ опыта силу
тока.
Теперь въ формулу, которой пользовались при предыдущихъ
вычисленіяхъ, придется вставить вмѣсто п = 28, п = 65:
К, =|/72= + (6,3 X 65 Х0.183Р = 103,92, т. е. почти на 322
больше, чѣмъ въ отсутствіи самоиндукціи. Тогда
'І‘=^ = Ж9==0К0Л0 0161 “
Такимъ образомъ выясняется вліяніе частоты; чѣмъ она
больше, тѣмъ кажущееся сопротивленіе значительнѣе и сила
тока меньше.
Опытъ 111. Сила тока обратно пропорціональна коэффиціенту
самоиндукціи. Вставимъ сердечникъ внутрь катушки. Отъ этого
увеличится коэффиціентъ самоиндукціи цѣпи и вмѣстѣ съ нимъ
возрастетъ задерживающая эл. дв. сила самоиндукціи, вслѣдствіе
чего сила тока еще уменьшится.
Дѣйствительно, если по прежнему на зажимахъ цѣпи поддер-
живается 63 вольта, то амперметръ теперь покажетъ всего
0,42 ампера, даже при малой частотѣ (28); при частотѣ жз 65
онъ покажетъ еще меньше. Этотъ опытъ убѣждаетъ въ томъ,
что сила перемѣннаго тока бываетъ тѣмъ меньше, чѣмъ больше
коэффиціентъ самоиндукпіи цѣпи.
§ 59. Сдвигъ фазъ. Выше было указано, что введеніе само-
индукціи въ цѣпь перемѣннаго тока создаетъ отставаніе фазы
тока отъ эл. дв. силы. Не трудно понять, что сдвигъ фазъ будетъ
тѣмъ больше, чѣмъ значительнѣе коэффиціентъ самоиндукціи
цѣ іи и чѣмъ больше частота.
Дѣйствительно, токъ тѣмъ сильнѣе отстаетъ отъ эл. дв
силы, чѣмъ дольше его нарастаніе задерживается эл. дв. силой
самоиндукціи, т. е. чѣмъ больше ея величина.
70
А она, какъ извѣстно, зависитъ отъ коэффиціента самоин-
дукціи цѣпи и отъ частоты. Слѣдовательно и сдвигъ фазъ
долженъ заввсѣть отъ тѣхъ же причинъ
Кромѣ тоі о, сдвигъ фазъ зависитъ и отъ омическаго сопро-
тивленія: именно, увеличеніе омитескаго сопротивленія умень-
шаетъ с вигъ фазъ.
Наименішее значеніе сдвига фазъ равно нулю, что же ка-
сается наибольшаго, то оно выражается одной четвертью періода.
Сдвигъ фазъ достигаетъ этой предѣльной величины, когда цѣпь
обладаетъ однимъ индуктивнымъ сопротивленіемъ. Въ этомъ
случаѣ сила тока проходитъ черезъ максимумъ какъ разъ въ тѣ
моменты, когда эл. дв. сила уже равна нулю.
§ 60. Распредѣленіе напряженія на различныхъ участкахъ
цѣпи съ самоиндукціей. Если при производствѣ описанныхъ выше
опытовъ измѣрять паденіе волыъ на отдѣльныхъ участкахъ цѣпи,
то обнаружится, что въ первомъ опытѣ (самоиндукціи въ цѣпи
нѣтъ) сумма паденій на отдѣльныхъ частяхъ цѣди равна общему
паденію во всей цѣти.
Во П и III опытахъ сумма паденій окажется больше, чѣмъ
общее паденіе.
Это явленіе существенно отличаетъ прохожденіе по цѣпи
перемѣннаго тока отъ прохожденія постояннаго.
Чтобы вычислить паденіе на отдѣльныхъ участкахъ цѣпи,
надо сперва опредѣлить кажущееся сопротивленіе каждаго
участка и помножить его на силу тока.
Произвеедмъ вычисленіе для Второго опыта, когда частота
была равна 65 и сила тока 0,61. Кажущееся сопротивленіе
перваго участка цѣпи (лампы) равно его омическому сопроти-
вленію, т. к. лампа самоиндукціей не обладаетъ, т. е.
(В, ), = «, = 692.
Кажущееся же сопротивленіе катушки слѣдуетъ вычислить
по даннымъ ея омическаго сопротивленія, коэффиціента само-
индукціи и частоты:
(К, )2= у/й7ф(2гпір = )/з2 + (6,3 X 65 X 0,183)3 = 752.
Тогда паденіе вольтъ опредѣляется, какъ произведеніе изъ
кажущагося сопротивленія каждой части цѣпи на силу тока въ ней:
паденіе въ лампѣ V, = 69X0,61 = 42,1 ѵ,
„ „ катушкѣ Ѵ2 = 75X0,61 =45,8 ѵ.
Вычисленіе показываетъ, что сумма паденій (87,9») больше,
чѣмъ общее паденіе (63») па 24,9».
§ 61. Перемѣнный токъ въ цѣпи съ сопротивленіемъ и
емкостью. Разсматривая явленія въ цѣпи перемѣннаго тока
мы до сихъ поръ предполагали, что въ этой цѣпи имѣются лишь
омическое сопротивленіе и нѣкоторая самоиндукція, коэффиціентъ
71
которой отличенъ отъ нуля; на практикѣ, однако, очень часто
встрѣчаются цѣпи обладающія, кромѣ сопротив іенія и само-
индукціи, еще и электрической емкостью, иногда весьма зна-
чительной.
Чтобы прослѣдить ея вліяніе, сперва разсмотримъ, что
будетъ происходить въ цѣпи постояннаго тока при включеніи
въ нее конденсатора.
Пусть къ зажимамъ цѣпи, состоящей изъ конденсатора С,
ключа к и чувствительнаго гальванометра А, присоединенъ
источникъ постояннаго тока, поддерживающій на этихъ зажимахъ
постояіное напряженіе V (черт. 98).
Для упрощенія разсмотрѣнія предположимъ, что омическое
сопротивленіе цѣпи весьма мало и коэффиціентъ самоиндукціи
равенъ нулю.
Если замкнуть на нѣкоторое время ключъ к и наблюдать
показанія гальванометра, то обнаружится, что въ моментъ замы-
канія стрѣлка отклонится отъ нулевого положенія на нѣкоторый
уголъ, затѣмъ почти мгновенно вернется опять къ нулю и будетъ
оставаться въ такомъ положеніи, сколько бы времени ни была
замкнута цѣпь.
При размыканіи ключа никакого отклоненія стрѣлки не
произойдетъ; если же, не размыкая ключа, удалить источникъ
тока и замкнуть на прямую зажимы а и Ъ, то стрѣлка амперметра
на мгновеніе отклонится въ направленіи, обратномъ предъиду-
щему отклоненію.
Отклоненіе стрѣлки при замыканіи ключа показываетъ, что
конденсаторъ воспринимаетъ энергію отъ источника и заряжается.
Когда напряженіе на его обкладкахъ уравняется съ напряже-
ніемъ источника, то зарядка окончится и токъ прекратится,
вслѣдствіе чего стрѣлка вернется на нуль.
Отклоненіе стрѣлки при замыканіи обкладокъ на прямую
показываетъ, что накопленная конденсаторомі энергія освобо-
ждается и выражается въ видѣ разряднаго тока, имѣющаго
обратное направленіе, чѣмъ токъ зарядный.
Явленія въ цѣпи съ конденсаторомъ можно уподобить теченію
жидкости въ трубѣ аЬ, перегороженной въ какомъ нибудь мѣстѣ
упругой резиновой перепонкой С. Если на поршень Р будетъ
дѣвствовать нѣкоторая постоянная сила Р, направленная какъ
показано на чертежѣ стрѣлкой. то жидкость въ трубѣ придетъ
въ движеніе и выпучитъ перепонку С.
Движеніе жидкости будетъ продолжаться до тѣхъ поръ,
пока сила Р, движущая поршень, а за немъ и жидкость, не
уравновѣсится силой упругости натянувшейся перепонки. Когда
эти силы сравняются, движеніе прекратится,
Но какъ только сила Р перестанетъ дѣйствовать, перепонка
сейчасъ же выпрямится и силой своей упругости погонитъ жид-
кость въ сторону, обратную ея первоначальному движенію.
Въ данномъ случаѣ перепонка подобна конденсатору, сила К
подобна постоянной эл. дв. силѣ источника, сила упругости
перепонки—напряженію на обкладкахъ конденсатора и, наконецъ,
скорость движенія жидкости подобна силѣ тока.
Основываясь на сходствѣ явленій, допускаютъ, что діэлек-
трики обладаютъ нѣкоторымъ упругимъ сопротивленіемъ. Сила
тока въ цѣпи, содержащей въ себѣ такое упругое сопротивленіе
(конденсаторъ), подъ дѣйствіемъ источника постояннаго напря-
женія, будетъ, очевидно, существовать лишь до тѣхъ поръ, пока
сила упругости діэлектрика, называемая противнымъ напряже-
ніемъ на обкладкахъ конденсатора, не дорастетъ до величины
эл. дв. сплы источника электрической энергіи. Если по окончаніи
заряда конденсатора Удалить источникъ и соединить его обкладки
безъиндукціоннымъ проводникомъ, то накопленная діэлектрикомъ
упругость (напряженіе на обкладкахъ) создастъ токъ обратнаго
направленія.
Если при заряженіи конденсатора напряженіе источника
превзойдетъ величину того упругаго сопротивленія, которымъ
обладаетъ діэлектрикъ, находящійся въ конденсаторѣ, то діэлек-
трикъ будетъ пробитъ. (При натяженіи перепонки силой, превы-
шающей ея упругое сопротивленіе, перепонка будетъ разорвана).
§ 62. Описанное явленіе усложняется, если къ зажимамъ а и Ь
нашей цѣпи присоединить источникъ не постояннаго, а перемѣн-
наго тока. При замыканіи ключа к стрѣлка амперметра (теперь
долженъ быть включенъ тепловой приборъ) отклонится на нѣко-
торый постоянный уголъ и будетъ оставаться въ такомъ поло-
женіи все то время пока замкнутъ ключъ к.
Такое постоянство угла отклоненія свидѣтельствуетъ, что
въ цѣпи непрерывно циркулируетъ токъ.
Непрерывное прохожденіе тока по цѣпи не замкнутой метал-
лически, можетъ показаться на первый взглядъ непонятнымъ.
Оно происходитъ потому, что конденсаторъ, включенный въ
цѣпь, сначала заряжается эл. дв. силой одного направленія,
затѣмъ, когда она, измѣняясь, начнетъ уменьшаться, настанетъ
моментъ, когда напряженіе на обкладкахъ конденсатора превы-
ситъ эл. дв. силу и конденсаторъ начнетъ разряжаться.
Разрядившись, онъ сейчасъ же начнетъ заряжаться эл. дв.
силой противоположнаго направленія.
Такимъ образомъ, токъ въ цѣпи будетъ циркулировать все
то- время, пока будетъ замкнутъ ключъ к.
Вели бы въ цѣпи было только омическое сопротивленіе, то
сила тока опредѣлилась бы равенствомъ
и совпала по фазѣ съ эл. дв. силой. Но при наличіи емкости,
на цѣпь будетъ дѣйствовать кромѣ эл. дв. силы источника еще
и напряженіе на обкладкахъ конденсатора, которое по напра-
вленію противоположно эл. дв. силѣ источника.
Въ результатѣ токъ вслѣдствіе этого уменьшится и, кромѣ
того, сдвинется но фазѣ относительно эл. дв. силы.
Чтобы не прибѣгать для разъясненія этого къ сложнымъ
теоретическимъ разсужденіямъ, обратимся опять къ сравненію
перемѣннаго тока въ цѣпи съ кондерсаторомъ съ движеніемъ
чрезвычайно легкой жидкости въ перегороженной трубѣ. Пусть
имѣется II образная труба, перегороженная по серединѣ рези-
новой перепонкой (черт. 100).
По обѣ стороны перепонки налито одинаковое количество
жидкости и въ каждомъ изъ отверстій трубы имѣется поршень.
Нѣкоторая перемѣнная сила Р дѣйствуетъ на поршни слѣдую-
щимъ образомъ.
Сперва она давить на поршень I, постепенно увеличиваясь.
Потомъ, достигнувъ наибольшаго значенія, ея величина начинаетъ
'постепенно уменьшаться и, наконецъ, падаетъ до нуля.
Тогда сила начинаетъ дѣйствовать на поршень II, увеличи-
ваясь и уменьшаясь въ той же послѣдовательности.
Если перепонку убрать, то жидкость придетъ въ движеніе,
скорость котораго будетъ въ точности слѣдить за измѣненіями
силы, давящей на поршни, именно: сперва жидкость будетъ
двигаться съ увеличивающейся скоростью вправо, потомъ движеніе
ея начнетъ замедляться и, наконецъ, прекратится въ тотъ мо-
ментъ, когда сила прекратитъ дѣйствіе на поршень I.
Теперь дѣйствіе сиіы перенесется на поршень II и жидкость
начнетъ двигаться влѣво. Когда сила достигнетъ наибольшаго
значенія, скорость движенія жидкости будетъ тоже наибольшая;
съ уменьшеніемъ силы, жидкость будетъ перемѣщаться все
медленнѣе и медленнѣе и снова остановится, когда сила пере-
станетъ дѣйствовать на поршень II.
Измѣненія скорости движенія жидкости могутъ быть изобра-
жены волнообразной кривой оаЬс/1 (черт. 101).
Такъ какъ измѣненія скорости жидкости въ точности совпа-
даютъ сь измѣненіями силы Р, то эта же кривая изобразитъ и
ея измѣненія.
Теперь предположимъ, что перепонка поставлена на мѣсто
и разсмотримъ, какъ въ этомъ случаѣ будетъ измѣняться ско-
рость движенія жидкости сравнительно съ измѣненіями силы.
74
Для удобства разобьемъ все время дѣйствія силы на отдѣльные
промежутки времени и будемъ ихъ разсматривать отдѣльно.
I. Сила дѣйствуетъ на поршень I и увеличивается. Въ
первый же моментъ, какъ только сила начнетъ дѣйствовать,
жидкость сразу пріобрѣтаетъ нѣкоторую скорость и начинаетъ
двигаться вправо, выпучивая перепонку, которая, въ свою очередь,
погонитъ жидкость, находящеюся въ другомъ колѣнѣ трубы.
По мѣрѣ растяженія, въ перепонкѣ появляется сила упругости,
противодѣйствующая движенію жидкости, вслѣдствіе чего скорость
ея уменьшается. Сила Р все увеличивается и увеличивается и,
наконецъ, достигаетъ наибольшаго значенія. Въ этстъ моментъ
сила упругости сравнивается съ силой Р и движеніе жидкости
останавливается.
II. Сила Р уменьшается, продолжая дѣйствовать на пор-
шень I. Достигнувъ своего наиб льшаго значенія, сила Р начнетъ
уменьшаться. Вслѣдствіе этого упругость натянутой перепонки
окажется больше силы Р и жидкость пойдетъ влѣво. Скорость ея
движенія начнетъ возрастать и, когда сила Р уменьшится до О,
то упругость ничѣмъ не сдерживаемой перепонки сообщитъ жид-
кости наибольшую скорость. Перепонка теперь выпрямится,
истративъ весь свой запасъ упругости.
III. Сила Р начинаетъ дѣйствовать на поршень II и уве-
личивается. При этомъ жидкость продолжаетъ двигаться влѣво
и начинаетъ выпучивать перепонку въ лѣвую сторону. Растяги-
ваясь, она постепенно замедляетъ движенія жидкости.
Когда сила Р перестанетъ увеличиваться, достигнувъ своей
наибольшей величины, то сила упругости перепонки сравняется
съ вей и остановитъ движеніе жидкости.
IV. Сила Р уменьшается, продолжая дѣйствовать на пор-
шень II. Съ уменьшеніемъ силы Р упругость перепонки преодо-
лѣваетъ ее и жидкость начинаетъ двигаться вправо, хотя сила Р
дѣйствуетъ влѣво. По мѣрѣ уменьшенія силы Р, упругость пере-
понки, все менѣе и менѣе сдерживаемая, увеличиваетъ скорость
движенія жидкости. Наконецъ, когда сила Р станетъ равна О,
перепонка выпрямится окончательно и сообщитъ жидкости наи-
большую скорость.
Мы прослѣдили полное измѣненіе силы Р, т. е. цѣлый періодъ
ея дѣйствія; очевидно, въ дальнѣйшемъ явленіе будетъ протекать
подобнымъ же образомъ.
Изъ приведенныхъ разсужденій можно вывести слѣдующія
заключенія:
1) Скорость движенія жидкости все время упреждаетъ силу Р:
когда сила Р еще увеличивается, скорость уже уменьшается;
когда сила Р достигаетъ наибольшаго значенія, скорость уже
75
равна 0; наконецъ, когда сила Р равна нулю, скорость движенія
жидкости уже достигла наибольшаго значенія.
2) Скорость движенія жидкости при наличіи перепонки не
можетъ достичь той величины, которую она пріобрѣла бы подъ
дѣйствіемъ той же силы въ отсутствіи перепонки. Это ясно
потому, что въ случаѣ перепонки на жидкость, кромѣ движущей
силы Р, дѣйствуетъ противоположно направленная сила упругости
перепонки.
3) Очевидно, что перепонка будетъ тѣмъ значительнѣе умень-
шать скорость движенія жид ости, чѣмъ она грубѣе.
Совершенно тонкая, легко растяжимая перепонка, почти не
задержитъ движеніе жидкости.
Наоборотъ, если поставить толстую перепонку, то она
сдѣлаетъ движеніе жидкости почти невозможнымъ.
4) Легко сообразить, что чѣмъ быстрѣе совершаются коле-
банія поршней (при равныхъ наибольшихъ отклоненіяхъ), т. е.
чѣмъ больше частота измѣненія силы Р, тѣмъ сильнѣе пере-
мѣщеніе жидкости, т. к. тогда быстрѣе совершаются изгибы
перепонки.
Отсюда ясно, что скорость движенія жидкости будетъ уве-
личивать я по мѣрѣ повышенія частоты, съ которой дѣйствуетъ
сила Р. Наоборотъ, съ уменьшеніемъ частоты, скорость движенія
уменьшится и, наконецъ, если частота будетъ равна О, т. е.
если сила Р будетъ постоянна, то, какъ мы видѣли выше, дви-
женіе жидкости совершенно застопоривается перепонкой.
Если на чертежѣ 102 сплошной кривой изображена пере-
мѣнная сила Р, то измѣненія сирости жидкости изобразится
кривой пунктирной, упреждающей но фазѣ кривую измѣненія силы.
§ 63. Если теперь силу Р уподобить перемѣнной эл.дв силѣ,
скорость теченія жидкости—силѣ тока, если подъ перепонкой
подразумѣвать діэлектрикъ конденсатора, подъ натяженіемъ и
выпрямленіемъ перепонки — его зарядъ и разрядъ, то можно
придти къ слѣдующимъ заключеніямъ:
1) Сила тока въ цѣпи съ конденсаторомъ упреждаетъ эл.дв.
силу.
2) Сила тока въ цѣпи съ конденсаторомъ достигаетъ меньшей
величины, чѣмъ въ его отсутствіи, т. е. включеніе емкости
какъ бы увеличиваетъ сопротивленіе цѣпи.
3) Сопротивленіе, вызываемое конденсаторомъ, бываетъ тѣмъ
меньше, чѣмъ тоньше его діэлектрикъ, т. е. чѣмъ больше емкость.
4) Сопротивленіе, вызываемое емкостью, бываетъ тѣмъ
меньше, чѣмъ больше частота тока (или эл. дв силы).
Очевидно, что кривая измѣненія эл. дв. силы будетъ имѣть
видъ сплошной кривой на черт. 102, а кривая измѣненія силы
тока—видъ пунктирной кривой на томъ же чертежѣ.
76
Для вычисленія силы тока въ цѣни съ кондерсаторомъ
пользуются формулой:
-Е =----. Е* ......................(23),
А+Ш’
гдѣ ,1, есть дѣйствующая сила тока въ амперахъ, Е, —дѣйствующая
эл. дв. сила въ вольтахъ, Е—омическое сопротивленіе въ омахъ,
и—частота и С—емкость въ фарадахъ.
Весь знаменатель носитъ названіе кажущагося сопротивленія
а обозначается буквой Вг, членъ Е по прежнему называется
омическимъ сопротивленіемъ, а членъ —емкостнымъ.
Изъ формулы (23) видно, что сила тока:
1) прямо пропорціональна эл. дв. силѣ,
2) „ частотѣ,
3) „ „ величинѣ емкости,
4) обратно „ омическому сопротивленію,
Зависимость силы тока отъ эл. дв. силы и отъ омическаго
сопротивленія понятна сама собою.
Для подтвержденія же вліянія на силу тока частоты и
величины емкости, можно произвести слѣдующіе опыты.
Опытъ I. Сила пі"ка въ цѣпи съ конденсаторомъ прямо
пропорціональна частотѣ. Собираютъ цѣпь, состоящую изъ лампы
накаливанія (Е —692), теплового амперметра А и ключа к
(черт. 103).
Параллельно цѣпи включаются частотомѣръ и вольтметръ.
При замыканіи ключа въ цѣпи появится токъ, и, если на-
пряженіе на зажимахъ было равно 63 вольта, то амперметръ
покажетъ 0,91 ампера.
Если включить теперь емкость С = ЮЛй.Г, то токъ немед-
ленно уменьшится, хотя омическое сопротивленіе и не увеличится
(у конденсаторовъ нѣтъ омическаго сопротивленія). Уменьшеніе
силы тока произойдетъ потому, что на обкладкахъ конденсатора,
разовьется напряженіе, противоположное по направленію эл. дв.
силѣ источника.
Сначала установимъ частоту п = 65.
Если напряженіе на зажимахъ попрежнему равно 63 вольта,
то теперь амперметръ покажетъ 0,25 ампера.
Провѣримъ вычисленіемъ полученную цифру.
Изъ формулы (23) извѣстно, что кажущееся сопротивленіе
цѣпи съ конденсаторомъ
( гшс)3- 0ТКУда
~ |/692 ‘ Н 6,3 X 65 X 10 X 0,000001 ) =около 251<2'
77
т. е. сопротивленіе какъ бы увеличилось отъ включенія емкости
на 185 омъ.
Тогда .1, = ~ = около 0,25 а,
іЧ 254
т. е. цифра, полученная изъ вычисленій, совпадаетъ съ наблю-
денной силой тока.
Теперь уменьшимъ частоту до 28.
Тогда, при прежнемъ напряженіи, сила тока уменьшится
до 0,11 ампера.
Провѣримъ вычисленіемъ и эту цифру.
Теперь въ формулу кажущагося сопротивленія придется
ввести, вмѣсто п = 05, п = 28. Тогда
В/ = |/ео2 4- ( д3 Х28 х ю X 0,000001 ) =около 57о2>
т. е. сопротивленіе цѣпи при частотѣ 28 возросло сравнительно
съ сопротивленіемъ цѣпи въ отсутствіи емкости на 5018.
Теперь сила тока .1, — — — = 0,11 а.
Опять вычисленная цифра совпадаетъ съ наблюденной.
Такимъ образомъ, этотъ опытъ подтверждаетъ, что дѣйстви-
тельно сила перемѣннаго тока въ цѣпи съ конденсаторомъ бы-
ваетъ тѣмъ больше, чѣмъ больше частота.
Опытъ II. Сила тока прямо пропорціональна величинѣ емкости.
Теперь введемъ въ цѣпь емкость въ 20МгР.
Если частота будетъ равна 85, то сила тока окажется рав-
ной 0,45 ампера, т. е. на 0,2 ампера больше, чѣмъ при той же
частотѣ, но при емкости въ 10 МіР.
Провѣримъ вычисленіемъ полученную измѣреніемъ силу
тока, опять воспользовавшись формулой (23)
Н/ = |/б9- 4- (6)зх65х 20X0,000001 ) ~ около 140й •
т. е. на 718 больше, чѣмъ при отсутствіи емкости.
По полученному кажущемуся сопротивленію опредѣляется
сила тока
§ 64. Выше было указано, что введеніе въ цѣпь конденса-
тора сдвигаетъ фазу тока относительно эл. дв. силы.
Теорія показываетъ, что въ цѣпи съ конденсаторомъ токъ
тѣмъ больше упреждаетъ эл. дв. силу, чѣмъ меньше емкость.
Это можно объяснить слѣдующимъ образомъ.
Пусть имѣется нѣкоторая цѣпь перемѣннаго тока, въ кото-
рую поперемѣнно будемъ включать 3 конденсатора различной
емкости.
а
78
Когда включенъ конденсаторъ средней емкости, то на его
обкладкахъ, черезъ нѣкоторый опредѣленный моментъ послѣ
начала дѣйствія эл, дв. силы, появится напряженіе ей равное.
Съ этого момента токъ измѣнитъ свое направленіе и это прои-
зойдетъ раньше, чѣмъ измѣнитъ свое направленіе эл. дв. сила.
Если теперь включить въ цѣпь конденсаторъ малой емкости,
то па его обкладкахъ напряженіе сравняется съ эл. дв. силой
раньше, чѣмъ въ предыдущемъ случаѣ, такъ какъ малый кон-
денсаторъ заряжается до того же напряженія при сообщеніи ему
меньшаго количества электричества.
Очевидно, теперь токъ упредитъ эл. дв. силу на большій
промежутокъ времени.
Подобнымъ же разсужденіемъ можно убѣдиться, что при
включеніи большой емкости время упрежденія (сдвигъ фазъ)
уменьшится.
Кромѣ того на сдвигъ фазъ вліяетъ и частота. Именно—
при ея уменьшеніи сдвигъ фазъ увеличивается.
Омическое сопротивленіе вліяетъ на сдвигъ фазъ въ цѣпи
съ емкостью совершенно такъ же. какъ и въ случаѣ самоиндук-
ціи, т. е. увеличеніе омическаго сопротивленія уменьшаетъ сдвигъ
фазъ.
Наименьшее значеніе сдвига фазъ равно нулю. Что же ка-
сается наибольшаго, то оно выражается одной четвертью періода.
Сдвигъ фазъ достигаетъ этой предѣльной величины, когда въ
цѣпи имѣется только одно емкостное сопротивленіе *).
§ 65. Распредѣленіе напряженія на отдѣльныхъ участкахъ
цѣпи, содержащей емкость. Подобно тому, какъ это происхо-
дитъ въ цѣпи, содержащей самоиндукцію въ цѣпи съ конденса-
торомъ, сумма напряженій, измѣренныхъ на отдѣльныхъ частяхъ
цѣпи, бываетъ больше, чѣмъ общее паденіе вольтъ во всей
цѣни.
Такъ, если при производствѣ опыта 1 (при частотѣ п==бб)
измѣрить напряженіе на зажимахъ лампы и конденсатора, то
получимъ такія цифры: паденіе вольтъ въ лампѣ Ѵ( = 17,25 ѵ, а
въ конденсаторѣ Ѵ2 = 61». Сумма Ѵі+Ѵ2 = 78,25» больше, чѣмъ
общее паденіе 63 ».
Паденіе на отдѣльныхъ участкахъ цѣпи вычисляется по
формулѣ:
Ѵ=Д. хк,.
Для лампы, не обладающей ни самоиндукціей, пи емкостью,
очевидно, кажущееся сбпроитвленіе будетъ равно омическому, т. е.
)і = В, = 692. Тогда паденіе вольтъ въ ней будетъ
равно 69 X0,25 = 17,25». Та же величина получена и изъ на-
блюденій.
*) На черт. 102 сдвигъ фазъ изображенъ равнымъ '/« періода.
79
Для конденсатора, не обладающаго самоиндукціей и омиче-
скимъ сопротивленіемъ, кажущееся сопротивленіе будетъ равно
емкостному. Тогда
/Р, К — —1— —__________1_________— ОЛД оО
' ' 12 2-пС 6,3 X 65 X 0,000001 X10 ~ '
Тогда паденіе вольтъ въ конденсаторѣ
V, = -і, X (Д )2 = 0,25 X 244.2 = 61 ѵ.
Вновь вычисленная цифра совпала съ наблюденной.
§ 66. Послѣдовательное соединеніе индуктивныхъ сопро-
тивленій. Если въ цѣпи перемѣннаго тока имѣется нѣсколько
послѣдовательно соединненныхъ катушекъ, то сила тока вычи-
сляется по формулѣ (22), причемъ подъ К слѣдуетъ разумѣть
сумму всѣхъ омическихь сопротивленій, а подъ Ь сумму всѣхъ
коэффиціентовъ самоиндукцій, т. е.
•1. = ^-^--.- , гдѣ
]/й3 + (2кпЬР
К = Й! + В2 + К3 + 1ч 4- и т. д. и
Ь = Ь] Ь3 -|- 1і4 и т. д.
При атомъ сумма паденій напряженія на отдѣльныхъ уча-
сткахъ цѣпи всегда бываетъ боль де, чѣмъ общее паденіе.
§ 67. Послѣдовательное соединеніе емкостныхъ сопроти-
вленій. Въ случаѣ включенія послѣдовательно нѣсколькихъ кон-
денсаторовъ, сила тока вычисляется по формулѣ (231, причемъ
подъ В разумѣется сумма всѣхъ омическихъ сопротивленій, а
подъ С общая емкость всѣхъ включенныхъ конденсаторовъ, т. с.
Іі == 14, -I— -К-,и т. д. и
0,~С,+ С3 ' О> + С« Ни Т. д.
Здѣсь такъ же, какъ и въ предыдущемъ случаѣ, сумма
паденій на отдѣльныхъ участкахъ цѣпи бываетъ больше, чѣмъ
общее паденіе на всей цѣпи.
§ 68. Послѣдовательное соединеніе емкости и самоиндукціи.
Изъ предыдущаго мы видѣли, что если въ цѣпь перемѣннаго
тока ввести самоиндукцію, то она создаетъ отставаніе фазы тока
относительно эл. дв силы. Емкость дѣйствуетъ въ обратномъ
направленіи: въ ея присутствіи токъ упреждаетъ эл. дв. силу.
Далѣе, мы обнаружили, что въ цѣіи съ самоиндукціей тока
становится тѣмъ меньше, чѣмъ больше ея коэффиціентъ; при
80
введеніи же конденсатора, сила тока бываетъ тѣмъ меньше,
чѣмъ меньше емкость.
Итакъ, емкость и самоиндукція въ цѣпи перемѣннаго тока
обусловливаютъ собою дѣйствія, которыя во многомъ взаимно
противоположны. Эта противоположность идетъ еще дальше: при
послѣдовательномъ соединеніи емкости и самоиндукціи дѣйствіе
одной изъ нихъ уничтожается дѣйствіемъ другой.
Пусть цѣпь, состоящая изъ амперметра А, ключа и оми-
ческаго сопротивленія В (лампы), питается источникомъ пере-
мѣннаго тока, развивающимъ на зажимахъ напряженіе въ
V вольтъ.
При замыканіи ключа въ цѣпи устанавливается перемѣнный
токъ, сила котораго можетъ быть опредѣлена по закону Ома:
Вели въ разсматриваемую цѣпь включить послѣдовательно
конденсаторъ, то кромѣ омическаго сопротивленія появится ем-
костное и сила тока значительно уменьшится.
Если же теперь послѣдовательно съ конденсаторомъ вклю-
чить катушку самоиндукціи, то на первый взглядъ можетъ
показаться, что силато ка должна уменьшиться еще значительнѣе,
такъ какъ, кромѣ омическаго и емкостнаго сопротивленій, въ цѣпи
будетъ дѣйствовать еще и индуктивное.
Однако, опытъ показываетъ, что, напротивъ, сила тока воз-
растетъ.
Если при этомъ въ катушку постепенно вдвигать сердеч-
никъ и тѣмъ увеличивать ея коэффиціентъ самоиндукціи, то сила
тока будетъ все увеличиваться и увеличиваться.
Наконецъ, она достигнетъ максимальнаго значенія и при
дальнѣйшемъ вдвиганіи сердечника будетъ уменьшаться.
Замѣчательно то обстоятельство, что наибольшая величина,
до которой возрастаетъ токъ, оказывается въ точности равной
силѣ тока, если бы въ данной цѣпи не было ни емкости, ни
самоиндукціи, а только одно омическое сопротивленіе.
Это служитъ доказательствомъ тому, что, дѣйствительно,
дѣйствіе самоиндукціи поглощается дѣйствіемъ емкости.
Для объясненія вышеизложеннаго явленія, обратимся къ
графикѣ, помѣщенной ниже (черт. 105).
Сплошной кривой на ней изображена сила тока, пунктир-
ной—эл. дв. сила самоиндукціи и двойной пунктирной—напря-
женіе на обкладкахъ конденсатора.
Начнемъ разсмотрѣніе съ того момента, когда токъ достигъ
амплитуды.
Въ этотъ моментъ нѣтъ эв. дв. силы самоиндукція, такъ
какъ у своего максимума токъ не мѣняется; нѣтъ и напряженія
81
на обкладкахъ конденсатора потому, что если токъ находится
въ максимумѣ, то это значитъ, что конденсаторъ всю ранѣе на-
копленную энергію уже отдалъ въ цѣпь.
Какъ т лько токъ начнетъ уменьшаться, сейчасъ же по-
явится попутная эл. дв. сила самоиндукціи, которая будетъ уве-
личиваться по мѣрѣ уменьшенія силы тока. Своего наиболь-
шаго значенія она достигнетъ тогда, когда сила тока будетъ
равна о.
Въ это же время конденсаторъ будетъ заряжаться и на его
обкладкахъ возникнетъ напряженіе, противоположное по напра-
вленію току.
По мѣрѣ того, какъ конденсаторъ скопляетъ энергію, напря-
женіе на его обкладкахъ увеличивается и, наконецъ, когда токъ
станетъ равнымъ 0, т. е. когда зарядка прекратится, то напря-
женіе достигнетъ наибольшей возможной величины.
Перейдя черезъ нуль, токъ измѣнитъ свое направленіе и
начнетъ увеличиваться. Теперь эл. дв. сила самоиндукціи будетъ
задерживать нарастаніе тока, а конденсаторъ, разряжаясь, под-
держивать его.
Изъ этихъ разсужденій видно, что дѣйствіе самоиндукціи
(эл. дв. сила самоиндукціи) и дѣйствіе емкости (напряженіе на
обкладкахъ конденсатора) все время противоположны другъ
другу.
Если дѣйствіе самоиндукціи окажется больше дѣйствія
.емкости, то въ цѣпи устанавливается такой токъ, какъ будто въ
ней есть нѣкоторое индуктивное сопротивленіе.
Если же, наоборотъ, пересилитъ емкость, то установится
токъ такой величины, какъ будто цѣпь обладаетъ нѣкоторымъ
емкостнымъ сопротивленіемъ.
Наконецъ, если дѣйствіе емкости будетъ равно дѣйствію
самоиндукціи, то они уничтожатъ другъ друга и въ цѣпи будетъ
существовать токъ такой величины, какъ будто цѣпь въ себѣ
по содержитъ ничего, кромѣ омическаго сопротивленія.
Эго явленіе уничтоженія емкостью дѣйствія самоиндукціи
носитъ названіе резонанса.
При резонансѣ кажущееся сопротивленіе дѣлается равнымъ
омическому, вслѣдствіе чего токъ достигаетъ наивозможно боль-
шой силы; его величина опредѣляется въ данномъ случаѣ про-
стой формулой Ома.
Кромѣ того, разность фазъ между токомъ и эл. дв. силой
въ моментъ резонанса также уничтожается, такъ какъ насколько
токъ упреждаетъ эл. дв. силу изъ за присутствія емкости,
настолько же онъ отстаетъ отъ нея изъ за дѣйствія самоиндукціи.
Изъ вышеизложеннаго ясно, что явленіе резонанса есть
явленіе выгодное.
82
Чтобы его осуществить, надо измѣнять самоиндукцію или
емкость цѣпи до тѣхъ поръ пока ихъ дѣйствія не сравняются,
т. е. пока емкостное сопротивленіе не будетъ равно индуктив-
ному:
2™Ь== 2тоС'
Тогда дѣйствія ихъ уничтожатъ другъ друга.
Изъ курса для рядовыхъ телеграфистовъ извѣстно, что
всякая цѣпь содержащая емкость, обладаетъ собственнымъ
періодомъ колебаній.
При резонансѣ наблюдается совпаденіе этого періода соб-
ственныхъ колебаній цѣпи съ періодомъ измѣненія перемѣннаго
тока.
Отсюда вытекаетъ слѣдствіе, что резонансъ можно подогнать
не мѣняя въ цѣпи ни емкость, ни самоиндукцію, а лишь измѣняя
частоту до тѣхъ поръ, пока періодъ перемѣннаго тока не совпа-
детъ съ періодомъ колебаній той цѣпи, которая этимъ токомъ
питается.
§ 69. Изъ §§ 60 и 65 мы знаемъ, что въ цѣпяхъ перемѣн-
наго тока сумма паденій напряженія на отдѣльныхъ участкахъ
цѣпи бываетъ больше общаго паденія. При резонансѣ это высту-
паетъ особенно замѣтно.
Въ виду того, что емкостное сопротивленіе въ данномъ
случаѣ уничтожено индуктивнымъ, общее паденіе бываетъ равно
паденію на омическомъ сопротивленіи. Паденія же на емкости и
самоиндукціи обладаютъ различными направленіями и въ общей
суммѣ всѣхъ паденій другъ съ другомъ сокращаются. Но если
присоединить вольтметръ къ катушкѣ самоиндукціи или къ
обкладкамъ конденсатора, то можно обнаружить иногда очень
большія величины.
Это происходитъ потому, что сила тока въ цѣпи при резо-
нансѣ возрастаетъ, а кажущееся сопротивленіе конденсатора
или катушки, если ихъ разсматривать не вмѣстѣ, а по отдѣль-
ности, остаются такими же, какъ будто въ цѣпи только одна
емкость или только одна самоиндукція.
Пояснимъ это на примѣрѣ: л
Имѣется цѣпь, состоящая изъ конденсатора С—ЮІИгІ’,
самоиндукціи Ь = 0,252И и омическаго сопротивленія В = 2О=.
Частота и = 100.
Сперва разчитаемъ, имѣетъ ли мѣсто въ данной цѣпи резо-
нансъ.
Емкостное сопротивленіе = 158,73=.
Индуктивное сопротивленіе 2таЬ= 158,73=.
83
оказалось равнымъ омическому,
при дѣйствующемъ напряженіи
Емкостное сопротивленіе
т. е. резонансъ существуетъ.
Тогда сила тока въ цѣпи
въ 100 вольтъ будетъ равна
т _ V. іоо _ .
Е — 20 — л
Паденіе на омическомъ сопротивленіи V, = 20 х 5 = іоо«.
Паденіе на емкостномъ сопротивленіи Ѵ2=158,73X5=793,65«>.
Паденіе на индуктивномъ сопротивленіи Ѵ3 = 158,73 X 5 =
= 793,65г.
Теперь можетъ возникнуть такой вопросъ: за счетъ чего
же происходитъ такой огромный подъемъ напряженія на емкости
и самоиндукціи, когда все напряженіе, доставляемое источни-
комъ, затрачивается на омическое сопротивленіе?
Отвѣтъ простъ: за счетъ электродвижущей силы самоиндукціи
и за счетъ заряда конденсатора.
Для вычисленія силы тока въ цѣпи съ послѣдовательно
соединенными емкостью и самоиндукціей въ случаѣ, если резо-
нансъ не соблюденъ, примѣняется формула слѣдующаго вида:
Т. = ------------------=.............(24)
/№ + (2кпЬ-^)2
При резонансѣ емкостное сопротивленіе дѣлается равнымъ
индуктивному, т. е. 2-111, = -^,-, а тогда
въ случаѣ резонанса для вычисленія силы тока должна примѣ-
няться. какъ было указано выше, простая формула Ома.
§ 70. Развѣтвленіе перемѣнныхъ токовъ. При параллель-
номъ соединеніи двухъ цѣпей, содержащихъ емкость или само-
индукцію, перемѣнный токъ развѣтвляется въ нихъ обратно
пропорціонально кажущимся сопротивленіямъ, т. е.
(Л.), _ (К/ )2
(Л. )3 (К/ )1
Паденія вольтъ во всѣхъ параллельныхъ вѣтвяхъ бываютъ
при этомъ равны между собію. но сумма токовъ, идущихъ въ
вѣтвяхъ, можетъ превышать силу тока въ главной цѣпи.
Это происходитъ потому, что въ разныхъ вѣтвяхъ токи на
различные промежутки времени отстаютъ отъ эл. дв. силы или
упреждаютъ ее.
Вслѣдствіе этого, входя въ главную цѣпь и соединяясь,
токи въ нѣкоті рые промежутки времени дѣйствуютъ другъ другу
навстрѣчу. Результатомъ этого и получается такое явленіе, что
6»
84
сила тока въ главной цѣпа меньше, чѣмъ сумма силъ токовъ
въ развѣтвленіяхъ.
§ 71. Мощность перемѣннаго тока. Мощность постояннаго
тока выражается, какъ извѣстно, формулой
Р = Ѵ.І.
Для перемѣннаго тока эта формула сохраняетъ свое зна-
ченіе только въ томъ случаѣ, если токъ совпадаетъ по фазѣ съ
эл. дв. силой, т. е. если въ цѣпи имѣется о то лишь омическое
сопротивленіе или если имѣетъ мѣсто резонансъ.
Въ случаѣ же существованія разности фазъ, для полученія
мощности надо произведеніе изъ вольтъ на амперы умножить
еще на нѣкоторое число т, которое бываетъ всегда меньше
единицы и НОСИТЪ названіе коэффиціента мощности, т. е.
Р = Ѵ„ <1, т................(25)
Такое несоотвѣтствіе между величиной мощности и произ-
веденіемъ вольтъ на амперы происходитъ по слѣдующимъ при-
чинамъ.
Пусть на черт. 106 линіей Е изображена кривая измѣненія
эл. дв. силы источника, а линіей .1 кривая отстающаго тока
(цѣль обладаетъ самоиндукціей).
На черт. 107 соотвѣтственно изображенъ упреждающій токъ
(для случая цѣпи съ конденсаторомъ).
По чертежамъ видно, что въ нѣкоторые промежутки времени
токъ направленъ въ одну сторону съ эл. дв. силой. Въ другіе
промежутки времени < ни направлены въ разныя стороны. Эти
промежутки времени на чертежамъ показаны заштрихованными.
Когда токъ направленъ одинаково съ эл. дв. силой все
очень просто: примѣръ постояннаго тока показываетъ, что здѣсь
дѣло идетъ о мощности, которую источникъ долженъ развивать,
чтобы поддержать токъ.
Когда же токъ направленъ противъ эл. дв. силы, то онъ
развиваетъ с ою мощность противъ послѣдней.
Здѣсь происходитъ нѣчто подобное тому явленію, когда
токъ идетъ черезъ моторъ и, приводя его въ движеніе, преодо-
лѣваетъ обратную эл. дв. силу, образующуюся въ якорѣ при
вращеніи.
Мы должны припомнить, что въ такомъ случаѣ токъ усту-
паетъ часть своей мощности мотору.
То же самое происходитъ и въ нашемъ случаѣ.
Мощность, развиваемая токомъ противъ эл. дв. силы, когда
они направлены въ противоположныя стороны, дѣйствительно
возвращается токомъ источнику. Когда же токъ и эл. дв. сила
направлены одинаково, мощность, напротивъ, заимствуется токомъ
у источника.
65
Но если токъ возвращаетъ энергію источнику, то онъ дол-
женъ предварительно накопить въ цѣпи нѣкоторое ея коли-
чество.
Эту задачу принимаютъ на себя или самоиндукція или кон-
денсаторъ.
Въ тѣ промежутки времени, когда токъ совпадаетъ съ эл. дв.
силой, источникъ затрачиваетъ нѣкоторую энергію на преодо-
лѣніе омическаго сопротивленія и зарядку кондесатора или
образованіе магнитнаго поля вокругъ витковъ катушки съ само-
индукціей.
Въ тѣ же промежутки времени, когда эл. дв. сила и сила,
тока направлены противоположно другъ другу—цѣпь отдаетъ
источнику обратно энергію, затраченную имъ на образованіе
магнитнаго или электрическаго поля и токъ, существующій
въ это время въ цѣпи, обязанъ своимъ существованіемъ либо
эл. дв. силѣ самоиндукціи, либо напряженію на обкладкахъ
конденсатора.
Отсюда ясно, что въ теченіе каждаго періода источникъ не
все время производитъ работу, вслѣдствіе чего произведеніе изъ
вольтъ на амперы будетъ больше числа уаттъ мощности, затра-
чиваемой въ это время источникомъ.
Поэтому для измѣреній мощности въ цѣпяхъ перемѣннаго
тока приходится пользоваться особыми приборами, такъ называе-
мыми уаттметрами.
По черт. 106 и 107 видно, что чѣмъ больше разность фазъ
между токомъ и эл. дв. силой, тѣмъ все меньше промежутки
времени, въ теченіе которыхъ направленіе эл. дв. силы источ-
ника совпадаетъ съ направленіемъ тока.
Поэтому, чѣмъ больше рашость фазъ, тѣмъ меньшую работу
производитъ источникъ при той же силѣ тока и эл. дв. силѣ.
Слѣдовательно, коэффиціентъ мощности ш бываетъ близокъ
къ единицѣ, если сдвигъ фазъ малъ, и близокъ къ О, если сдвигъ
фазъ великъ.
Произведеніе изъ вольтъ на амперы носитъ названіе кажу-
щейся мощности, а мощность, измѣренная уаттметромъ,—истинной.
Выше говорилось, что токъ нагрѣваетъ проводникъ незави-
симо отъ своего направленія. Поэтому, очевидно, мощность, затра-
чиваемая перемѣннымъ токомъ на тепло Джоуля, выражается
такой же формулой, какъ и въ постоянномъ токѣ, т. е.
Р = фг, В,
гдѣ есть дѣйствующая сила тока, а В омическое сопроти-
вленіе.
§ 72. Гистерезисъ. Изъ курса для рядовыхъ телеграфистовъ
извѣстно, что явленіе намагничиванія объясняется тѣмъ, что
всякое магнитное тѣло (желѣзо, сталь, чугунъ, никкель, кобальтъ)
86
состоитъ изъ мельчайшихъ частицъ, представляющихъ собою
маленькіе магниты.
Если эти частицы расположены безпорядочно, то дѣйствіе
ихъ полюсовъ взаимно уничтожается и тѣло не проявляетъ ника-
кихъ магнитныхъ свойствъ (не притягиваетъ къ себѣ желѣза)
Если же разсматриваемое тѣло будетъ внесено въ магнитное
поле, то частицы расположатся вдоль силовыхъ линій, К полю-
сами въ одну сторону, а 8 въ другую.
Теперь дѣйствія ихъ полюсовъ сложатся и тѣло проявитъ
магнитныя свойства.
Эги мельчайшія частицы двигаются съ нѣкоторымъ треніемъ,
которое проявляется въ различной мѣрѣ въ зависимости отъ
вещества тѣла. Въ мягкомъ желѣзѣ треніе мало, въ закаленной
же стали, наоборотъ, очень велико.
Вслѣдствіе эті го, сталь намагничивается и размагничивается
труднѣе желѣза.
Легко себѣ представить, что при внесеніи желѣзнаго бруска
въ перемѣнное магнитное поле частицы будутъ принуждены все
время поворачиваться то въ ту, то въ другую сторону, слѣдя за
измѣненіями направленія поля.
Пусть имѣется катушка, питаемая перемѣннымъ токомъ,
внутрь К' торой вставленъ сердечникъ.
Когда токъ, идя въ нѣкоторомъ направленіи, начнетъ увели-
чиваться, то внутри катушки возникаетъ магнитное поле, которое
намагничиваетъ сердечникъ въ направленіи, опредѣляемомъ пра-
виломъ правой руки.
По мѣрѣ усиленія тока, поле увеличивается и намагничи-
ваніе сердечника растетъ. Когда токъ, достигнувъ максимума,
начнетъ уменьшаться, поле катушки будетъ рѣдѣть и сердечникъ
начнетъ размагничиваться.
Но размагничиваніе сердечника, вслѣдствіе междучастичнаго
тренія, будетъ отставать отъ убыванія тока и, когда онъ умень-
шится до нуля, сердечникъ еще останется намагниченнымъ въ
прежнемъ направленіи.
Это отставаніе намагничиванія отъ измѣненія намагничи-
вающаго тока носитъ названіе гистерезиса.
Ясно, что въ тѣхъ тѣлахъ (сталь), въ которыхъ между-
частичное треніе велико, гистерезисъ проявляется сильнѣе, чѣмъ
въ тѣлахъ, обладающихъ слабымъ междучастичиымъ треніемъ
(желѣзо).
Явленіе гистерезиса сопровождается извѣстной потерей
энергіи.
Намагничивающій токъ все время затрачиваетъ часть своей
.энергіи на преодолѣніе тренія при разворачиваніи частицъ и эта
87
энергія проявляется въ видѣ нагрѣванія того бруска, который
подверженъ періодическимъ перемагничиваніямъ.
Вполнѣ очевидно, что потеря бываетъ тѣмъ значительнѣе,
чѣмъ въ большей степени данное тѣло обладаетъ гистерезисомъ,
т. е. чѣмъ больше въ немъ междучастичное треніе.
Поэтому стальные сердечники нагрѣваются сильнѣе желѣз-
ныхъ.
§ 73. Уаттное и безъуаттное сопротивленіе. Въ предыду-
щемъ § мы видѣли, что присутствіе въ катушкѣ сердечника
вызываетъ потери энергіи на его нагрѣваніе.
Эти потери сказываются тѣмъ, что въ цѣпи катушки съ
сердечникомъ сила тока оказывается меньше, чѣмъ въ цѣпи той
же катушки, но безъ сердечника.
Другими словами гистерезисъ какъ бы увеличиваетъ омиче-
екое сопротивленіе.
Кромѣ потери на гистерезисъ въ цѣпяхъ перемѣннаго тока
есть еще одна потеря: именно, на возбужденіе токовъ Фуко въ
тѣхъ же сердечникахъ и во всѣхъ металлическихъ массахъ,
окружающихъ разсматриваемую цѣпь.
Потеря на токи Фуко сказывается совершенно такъ же, какъ
и потеря на гистерезисъ, т. е. какъ бы увеличиваетъ омическое
сопротивленіе.
Такимъ образомъ, въ цѣпи перемѣннаго тока омическое
сопротивленіе, вызванное потерями на Джоулево тепло, оказы-
вается увеличеннымъ потерями на гистерезисъ и токи Фуко.
Это увеличенное сопротивленіе, характеризующее собою
сумму всѣхъ невозвратныхъ потерь, носитъ названіе уаттнаго.
Во всѣхъ формулахъ, примѣняемыхъ для перемѣннаго тока,
подъ буквой В слѣдуетъ подразумѣвать именно это уаттное
сопротивленіе.
Сопротивленія индуктивное и емкостное иногда въ отличіе
называютъ сопротивленіями безъуаттными.
Такое названіе имъ даютъ потому, что для ихъ преодолѣнія
источникъ не расходуетъ энергіи: сколько онъ ее затратитъ
на образованіе электрическаго поля въ конденсаторѣ и магнит-
наго поля вокругъ витковъ катушки самоиндукціи, столько же
онъ получитъ обратно въ видѣ разряднаго тока конденсатора и
эл. дв. силы самоиндукціи,
Для уменьшенія уаттнаго сопротивленія и вызываемыхъ имъ
потерь, принимаются слѣдующія мѣры:
1) Соединительные провода дѣлаютъ такой толщины, чтобы
плотность тока не превышала опредѣленныхъ нормъ *).
*) Плотность тока не должна превышать За на 1 кв. мм. въ провод-
никахъ. сѣченіе которыхъ меньше 15 мм., и 2а, если сѣченіе превышаетъ
указанную величину.
«8
2) Сердечники берутъ изъ лучшаго мягкаго желѣза, въ
которомъ потери на гистерезисъ меньше, чѣмъ въ другихъ маг-
нитныхъ тѣлахъ.
3) Для о-лабленія токовъ Фуко, сердечники разслаиваютъ
и, кромѣ того, не помѣщаютъ большихъ металлическихъ массъ
вблизи цѣпей перемѣннаго тока.
ГЛАВА VI.
Альтернаторы.
§ 74. Динамо-машины перемѣннаго тока носятъ названіе
альтернаторовъ. Это названіе происходитъ отъ французскаго
слова „альтернативъ", что въ переводѣ значитъ „перемѣнный".
Устройство всякаго альтернатора основано на явленіи
электро-магнитной индукціи, К' торое было достаточно разобрано
въ курсѣ рядовыхъ телеграфистовъ.
Всякій альтернаторъ состоитъ изъ двухъ частей:
1) электромагнитовъ, создающихъ магнитное поле и
2) Якоря пли той части, въ которой индуктируется эл. дв.
сила.
Такъ какъ для возникновенія электромагнитной индукціи
необходимо только одно условіе: чтобы магнитный потокъ, захва-
тываемый даннымъ проводникомъ, мѣнялся, то совершенно без-
различно, которая изъ составныхъ частей альтернатора будетъ
вращаться; можно даже оставить неподвижными и якорь и
электромагниты, принявъ только мѣры къ тому, чтобы магнитное
поле измѣнялось.
Поэтому альтернаторы устраиваются по тремъ типамъ:
1) съ вращающимися электромагнитами и неподвижнымъ
якоремъ,
2) съ неподвижнымъ якоремъ и неподвижными электромаг-
нитами и
3) съ неподвижными электромагнитами и вращающимся
якоремъ.
Измѣненіе магнитнаго поля въ альтернаторахъ второго типа
достигается съ помощью особаго приспособленія, которое подробно
будетъ разсмотрѣно ниже въ соотвѣтствующемъ параграфѣ.
89
Альтернаторы съ неподвижнымъ якоремъ и вращаю-
щимися электромагнитами.
§ 75. Неподвижный якорь (статоръ) этихъ альтернаторовъ
представляетъ собою полый желѣзный цилиндръ, составленный
изъ тонкихъ листовъ, изолированныхъ другъ отъ друга бумаж-
ными прокладками. Такая разслойка примѣняется въ видахъ
уменьшенія потерь на токи Фуко.
На внутренней поверхности статора имѣются канавки, напра-
вленныя параллельно его оси и расположенныя равномѣрно по
всей поверхности.
Въ эти канавки вкладываются и укрѣпляются деревянными
клиньями проводники обмотки. Она состоитъ изъ нѣкотораго
числа особо расположенныхъ витковъ, соединенныхъ другъ съ
другомъ послѣдовательно.
Концы обм )тки выводятся къ двумъ зажимамъ, находящимся
на верхней поверхности корпуса машины.
Внутри статора вращается звѣздчатый электромагнитъ
(роторъ), полюса котораго снабжены обмоткой, навитой съ такимъ
расчетомъ, чтобы, при пропусканіи по ней постояннаго тока,
сосѣдніе полюсы были разноименны.
Начало и конецъ обмотки подводятся къ двумъ мѣднымт.
изолированнымъ кольцамъ, находящимся на одной оси съ электро-
магнитами.
Къ поверхности колецъ прижимаются щетки, къ которымъ
присоединяются питательные провода отъ какого либо посторон-
няго источника постояннаго тока.
На черт. 108 а и Ъ представленъ четырехполюсный альтер-
наторъ. Составныя его части обозначены слѣдующими буквами
8—статоръ, а, обмотка статора, К роторъ, а, обмотка электро-
магнитовъ (ротора).
§ 76. Полученіе индуктированной зл. дв. силы въ непо-
движномъ якорѣ. Для простоты разсужденій предположимъ
сначала, что обмотка состоитъ только изъ одного витка, ширина
котораго такова, что когда 8 полюсъ ротора находится своей
серединой подъ лѣвой стороной витка, то сосѣдній полюсъ
занимаетъ совершенно такое же положеніе относительно его
правой стороны.
Когда полюсы находятся въ положеніи I (черт. 109), то въ
виткѣ ничего не индуктируется, ибо онъ не захватываетъ потока,
создаваемаго 8 полюсомъ, а потокъ, создаваемый М полюсомъ,
не мѣняется.
По мѣрѣ движенія ротора въ сторону, указанную стрѣлкой,
число силовыхъ линій X полюса постепенно уменьшается, вслѣд-
90
ствіе чего въ виткѣ появляется индуктированная эл. дв. сила,
направленіе которой легко опредѣлить по правилу Максвела.
Въ то же время въ виткѣ начинаетъ увеличиваться потокъ У
полюса, что вызываетъ появленіе другой эл. дв силы. Напра-
вленіе ея, опредѣленное по тому же правилу, оказывается совпа-
дающимъ съ направленіемъ эл. дв. силы, индуктируемой И полю-
сомъ. Опѣ обѣ складываются и въ виткѣ циркулируетъ токъ
подъ дѣйствіемъ ихъ суммы.
Когда полюса дойдутъ до положенія II, индукція прекра-
тится, т. к. потокъ М полюса выйдетъ изъ контура витка, а
потокъ 8 полюса будетъ уже полностью захваченъ и перестанетъ
мѣняться.
Такимъ образомъ, въ теченіе времени, протекшаго отъ
положенія I до положенія II, въ виткѣ существовала нѣкоторая
эл. дв. сила постояннаго направленія. По величинѣ она тоже
была постоянна. Въ этомъ легко убѣдиться, вспомнивъ, что вели-
чина индуктированной эл. дв. силы зависитъ отъ скорости измѣ-
ненія потока, а въ разсматриваемомъ случаѣ она постоянна, т. к.
полюса движутся равномѣрно и силовыя линіи у ихъ поверхно-
стей расположены тоже равномѣрно.
Въ промежутокъ времени отъ положенія II до положенія III
индукція совершаться не будетъ.
Эл. дв. сила снова возникнетъ въ виткѣ только тогда, когда
потокъ 8 полюса начнетъ уменішаться и въ то же время по-
явится потокъ сосѣдняго ГО полюса.
Теперь явленіе индукціи будетъ протекать въ томъ же по-
рядкѣ, какъ было указано выше, но эл. дв. сила, сохриіивъ
ігрежнюю величину, измѣнитъ направленіе на обратное. Она бу-
детъ существовать до тѣхъ поръ, пока полюса не придутъ въ
положеніе IV, когда индукція снова прекратится.
Въ положеніи V индукція снова возникнетъ и всѣ явленія
повторятся въ прежнемъ порядкѣ.
Такимъ образомъ, за время движенія полюсовъ отъ поло-
женія I до положенія V, индуктированная эл. дв. сила совер-
шитъ одинъ періодъ.
Изъ разсмотрѣнія чертежа 109 видно, что въ это время
мимо витка пройдетъ одна пара полюсовъ (К и 8) и новый пе-
ріодъ начнется тогда, когда мимо него начнетъ проходить сосѣд-
няя пара.
Отсюда вытекаетъ такое правило: въ теченіе одного обороти
ротора индуктированная эл. дв. сила совершаетъ столько періодовъ,
сколько паръ полюсовъ и мѣетъ электромагнитъ.
Частота опредѣляется по этому правилу чрезвычайно просто-
если въ 1 минуту роторъ совершаетъ М оборотовъ, то въ одну
секунду число оборотовъ будетъ равно
91
Такъ какъ въ теченіе каждаго періода при р парахъ полю-
совъ эл. дв. сила совершаетъ р періодовъ, то частота, т. е. число
періодовъ въ секунду, будетъ равна
н=^
60
Примѣръ I. Какова частота въ альтернаторѣ, обладающемъ
24 парами полюсовъ при скорости вращенія 2500 оборотовъ въ
1 минуту?
П = 2^. 24=1000.
Примѣръ 11. Альтернаторъ обладаетъ 10 парами полюсовъ.
Каково должно быть число оборотовъ въ 1 минуту для полученія
частоты 250?
V
250 = А 10.
Х = =1500.
§ 77. На черт. 110 изображена форма кривой измѣненія эл.
дв. силы для случая, показаннаго на черт. 109. Эта кривая
имѣетъ прямоугольный видъ, что объясняется постоянствомъ
величины эл. дв. силы въ теченіе каждой перемѣны.
Очевидно и токъ въ цѣпи витка будетъ измѣняться по
такой же кривой.
Полученный перемѣнный токъ по своей формѣ существенно
отличается отъ перемѣннаго тока, законы котораго изучались въ
предыдущей главѣ и которые выведены въ предположеніи, что
токъ мѣняется по волнообразной, а не по прямоугольн >й кривой.
Чтобы измѣнить форму кривой и приблизить ее къ волно-
образн' й, прибѣгаютъ къ слѣдующему приспособленію.
Вмѣсто одного взтка берутъ нѣсколько, напримѣръ 3, и
соединяютъ ихъ послѣдовательно въ видѣ плоской катушки
(черт. 111).
Въ каждомъ виткѣ будетъ индуктироваться электродвижу-
щая сила прямоугольной формы, но индукція въ нихъ будетъ
совершаться разновременно, такъ какъ различные витки будутъ
проходиться полюсами въ различные моменты времени.
Въ виткѣ а эл. дв. сила возникнетъ въ тотъ же моментъ,
когда полюса сдвинутся съ мѣста; въ виткѣ Ь она появится
черевъ промежутокъ времени 4, въ теченіе котораго полюса при-
дутъ изъ положенія I въ положеніе II; наконецъ, въ виткѣ о опа
появится еще черезъ время 1, т. е. тогда, когда полюса придутъ
въ положеніе III.
Таквмъ образомъ, въ виткахъ возникнутъ одинаковыя эл.
дв. силы, но сдвинутся другъ относительно друга по фазѣ на
нѣкоторые промежутки времени 1, которые зависятъ, очевидно,
отъ разстоянія между витками.
92
Въ виду того, что витки соединены другъ съ другомъ
послѣдовательно, индуктирующіяся въ нихъ эл. дв. силы скла-
дываются.
Въ промежутокъ времени отъ положенія I до положенія II
въ катушкѣ существуетъ только эл. дв. сила витка а; въ про-
межутокъ времени отъ положенія II до положенія Ш, къ ней
прибавляется эл. дв. сила витка 6; наконецъ, когда полюсы прой-
дутъ положеніе ПІ, то общая эл. дв. сила катушки увеличится
еще и на эл. дв. силу витка с.
Это сложеніе эл. дв. силъ изображено на черт. 112, на ко-
торомъ буквами Е„, Е», Е. , и Е„ изображены эл. дв. силы
отдѣльныхъ витковъ и полная эл. дв. сила всей катушки.
Изъ разсмотрѣнія черт. 112 видно, что въ случаѣ увеличенія
числа витковъ отъ одного до трехъ, кривая измѣненія эл. дв.
силы принимаетъ видъ уступчатой, сужающейся къ вершинѣ.
Если взять не 3 витка, а гораздо больше, то уступы сгла-
дятся и кривая приметъ видъ показанный на черт. 113, уже
близко подходящій къ волнообразной.
Для окончательнаго превращенія кривой тока въ волно-
образную, примѣняется еще одно средстіо: поверхности полюсовъ
дѣлаютъ не параллельными плоскости катушки, а удаляютъ края
на большее разстояніе, чѣмъ середину.
Магнитное сопротивленіе у краевъ дѣлается, вслѣдствіе
этого, больше, чѣмъ у среднихъ частей, и поле, густое у сред-
нихъ частей, постепенно рѣдѣетъ къ краямъ.
При этихъ условіяхъ скорость измѣненія потока дѣлается
не постоянной, увеличиваясь по мѣрѣ приближенія среднихъ
частей полюсовъ къ проводникамъ катушки.
Соотвѣтственно съ этимъ и индуктированная эл. дв. сила
будетъ имѣть наибольшую величину въ тѣ моменты, когда сере-
дины полюсовъ проходятъ подъ проводниками обмотки, посте-
пенно нарастая до этого положенія и постепенно уменьшаясь
послѣ него.
Съ помощью обоихъ средствъ кривую эл. дв. силы и силы
тока удается совершенно сгладить п превратить въ волнообразную.
§ 78. Электродвижущая сила альтернатора. Эл. дв. сила
альтернатора слагается изъ эл. дв. силъ, индуктирующихся въ
отдѣльныхъ виткахъ обмотки.
Въ каждомъ же виткѣ величина эл. дв. силы зависитъ отъ
скорости измѣненія потока,
Поэтому полная эл. дв. сила альтернатора бываетъ тѣмъ
больше, чѣмъ больше величина потока, создаваемая вращаю-
щимся электромагнитомъ, чѣмъ больше скорость его вращенія
и, наконецъ, чѣмъ больше число послѣдовательно соединенныхъ
витковъ въ обмоткѣ статора.
§ 79. Обмотки альтернаторовъ. Пусть черт. 114 изобража-
етъ альтернаторъ въ развернутомъ видѣ.
Каждая его катушка состоитъ изъ 3-хъ витковъ; всѣхъ ка-
тушекъ 4 и онѣ должны быть соединены послѣдовательно.
Къ виду того, что въ сосѣднихъ катушкахъ, какъ видно по
чертежу, эл. дв. силы направлены въ разныя стороны (въ одной
по часовой стрѣлкѣ, въ другой противъ),то, чтобы онѣ слонялись,
соединеніе катушекъ надо производить по извѣстной системѣ.
Если катушки соединить такъ, какъ это показано на схемѣ,
черт. 114, то получится такъ называемая петлевая обмотка; если
же катушки будутъ соединены по схемѣ черт. 115. то п лучится
волновая обмотка. Какъ въ той, такъ и въ другой обмоткѣ соеди-
неніе должно производиться по одному п тому же основному
правилу: проводники соединяются такъ, чтобы эл. дв. силы въ
виткахъ не были другъ другу противоположны.
§ 80. Возбужденіе. Электромагниты альтернаторовъ пита-
ются обыкновенно постояннымъ токомъ отъ посторонняго источ-
ника.
Навивка обмотки и присоединеніе ея концовъ къ питатель-
нымъ кольцамъ т и п показано на черт. 108.
Чтобы имѣть возможность мѣнять величину магнитнаго
потока, создаваемаго р второмъ, и тѣмъ регулировать эл. дв. силу
альтернатора, въ цѣпь возбужденія вводится послѣдовательно
реостатъ.
Этотъ реостатъ снабжается холостой кнопкой, которая
исполняетъ такое же назначеніе, какъ и холостая кнопка въ
реостатахъ возбужденія динамо машинъ постояннаго тока.
Включеніе реостата возбужденія производится такъ, какъ
это показано на черт. 45.
§ 81. Работа альтернатора. Внѣшняя цѣпь, на которую
работаетъ альтернаторъ, можетъ быть трояка:
1) цѣпь, содержащая одно омическое сопротивленіе,
2) цѣпь, содержащая омическое и индуктивное сопротив-
леніе и
3) цѣпь, содержащая омическое и емкостное сопротивленіе.
Наконецъ, можетъ быть случай, когда въ цѣпи есть сопро-
тивленія всѣхъ трехъ видовъ.
Въ зависимости отъ того, чѣмъ нагруженъ альтернаторъ,
его работа можетъ быть неодинакова.
§ 82. Потеря напряженія въ обмоткѣ статора. Всякій альтер-
наторъ представляетъ для перемѣннаго тока, циркулирующаго
въ его обмоткахъ, помимо омическаго, еще нѣкоторое индутктивное
сопротивленіе; вслѣдствіе этого полное (кажущееся) сопротивленіе
статора выразится слѣдующимъ образомъ:
). = / Ш’ + (2гпЬ)=.
94
При замкнутой внѣшней цѣпи для преодолѣнія этого сопро-
тивленія затрачивается нѣкоторая часть эл. дв. силы.
Ѵ» = (ВГ).^.
Величина V» такъ же, какъ и въ постоянномъ токѣ, назы-
вается внутреннимъ паденіемъ вольтъ или внутренней потерей
напряженія.
Очевидно, что изъ за внутренней потери напряженіе па зажи-
махъ альтернатора бываетъ меньше эл. дв. ситы *).
Чѣмъ больше кажущееся сопротивленіе статора, тѣмъ значи-
тельнѣе потеря напряженія въ немъ при прочихъ равныхъ
условіяхъ.
Поэтому всегда стремятся сдѣлать омическое сопротивленіе
статора наивозможно малымъ. Индуктивное сопротивленіе тоже
возможно уменьшаютъ, но уменьшать его очень сильно нельзя,
ибо въ статорѣ съ очень малымъ коэффиціентомъ самоиндукціи,
т. е. съ очень малымъ числомъ витковъ, нельзя получить индук-
тированную эл. дв. силу достаточной величины.
Принято за норму, что при полной нагрузкѣ потеря напря-
женія внутри статора не должны превышать 25°/о отч> рабочаго
напряженія на зажимахъ.
§ 83. Реакція якоря. Подъ реакціей якоря альтернатора
разумѣется дѣйствіе потока, создаваемаго якоремъ, на главный
«отокъ электромагнитовъ.
Въ динамо машинахъ постояннаго тока реакція якоря сказы-
вается, главнымъ образомъ, въ томъ, что безразличная линія смѣ-
щается съ теоретическаго положенія, что, въ свою очередь, вы-
зываетъ искрообразованіе подъ щетками.
Въ альтенаторахъ реакція якоря тоже вызываетъ искривленіе
главнаго потока, но, въ виду отсутствія коллектора и щетокъ,
это обстоятельство существеннаго значенія не имѣетъ. Зато
реакція якоря оказываетъ вліяніе на величину индуктированной
эл. дв. силы.
Пусть на черт. 116а представлена схематически часть
альтернатора: одинъ витокъ его обмотки и одинъ полюсъ вра-
щающагося ротора.
Въ моментъ вращенія ротора, указанный на чертежѣ, эл. дв.
сила якоря равна нулю, такъ какъ магнитный потокъ, захваты-
ваемый витками обмотки, не мѣняется.
Если бы не существовало сдвига фазъ между силой токаи
эл. дв. сил й, то и сила тока въ якорѣ была бы равна нулю,
т. е. якорь не создавалъ бы никакого потока. Въ этомъ случаѣ
и реакція якоря не имѣетъ мѣста.
’) Слѣдуетъ замѣтить, что ариѳметическая сумма внутренняго и
внѣшняго паденій не равна эл. дв. силѣ, а больше нея (см. § 60).
9й
Но если токъ отстаетъ отъ эл. дв. силы, то въ разсматри-
ваемый моментъ въ обм ткѣ якоря циркулируетъ токъ въ томъ же
направленіи, въ какомъ существовала эл. дв. сила до того
момента, когда роторъ пришелъ въ положеніе, показанное на
чертежѣ (направленіе тока указано въ верхнихъ кружкахъ).
Опредѣливъ направленіе потока якоря (Ф3) по правилу
правой руки, легко видѣть, что онъ противоположенъ потоку
электромагнитовъ (Ф,).
Отсюда можно заключить, что якорный потокъ альтернатора
ослабляетъ магнитное поле ротора при отставаніи фазы тока отъ
эл. дв. силы.
Совершенно обратное дѣйствіе производитъ упреждающій
токъ въ обмоткѣ якоря.
Въ этомъ случаѣ, если роторъ находится въ положеніи,
показанномъ на черт. 116Ь и при этомъ въ виткахъ обмотки
эл. дв. силы нѣтъ, то токъ циркулируетъ въ томъ направленіи,
которое пріобрѣтаетъ эл. дв. сила при послѣдующемъ движеніи
ротора.
Опредѣливъ направленіе потока якоря по правилу правой
руки, мы увидимъ, что теперь онъ направленъ попутно съ глав-
нымъ полемъ электромагнитовъ.
Такимъ образомъ, реакція якоря сказывается въ томъ, что
магнитное поле электромагнитовъ ослабляется потокомъ якоря
при отстающемъ токѣ въ его обмоткѣ и усиливается при упре-
ждающемъ.
Отсюда выводятся очень важныя заключенія.
Пусть эл. дв. сила альтернатора равна Е, т. е. при разом-
кнутой внѣшней цѣпи вольтметръ, поставленный на его зажимы,
показываетъ Е вольтъ.
Если цѣпь обладаетъ индуктивнымъ сопротивленіемъ (токъ
отстаетъ отъ эл. дв. силы), то при замыканіи ея произойдетъ
2 явленія:
1) реакція якоря ослабитъ поле ротора, вслѣдствіе чего
эл. дв. сила уменьшится;
2) внутри якоря возникнетъ нѣкоторая потеря напряженія,
вслѣдствіе котораго напряженіе на зажимахъ будетъ меньше
эл. дв. силы.
Такимъ образомъ, показаніе вольтметра при замкнутой цѣпи
будетъ меньше эл. дв. силы (показанія при разомкнутой цѣпи)
на т вольтъ изъ за реакціи якоря н на и вольтъ изъ за вну-
тренней потери напряженія:
V — Е — т — п.
Теперь посмотримъ, что произойдетъ при замыканіи альтер-
натора на цѣпь съ емкостной нагрузкой (упреждающій токъ).
96
Въ этомъ случаѣ замыканіе цѣпи тоже вызоветъ 2 явленія:
1) внутри якоря возникнетъ нѣкоторая потеря напряженія;
2 реакція якоря усилитъ поле электромагнитовъ, вслѣдствіе
чего эл. дв. сила увеличится.
Теперь показаніе вольтметра при замкнутой цѣпи умень-
шится сравнительно съ показаніемъ при разомкнутой цѣпи
на я вольтъ изъ за внутренней потери напряженія и увеличится
на т вольтъ изъ за увеличенія эл. дв. силы, т. е. теперь
V = Е - т — п.
Можно себѣ представить такой случай, что т больше и.
Тогда V будетъ больше Е, т. е. паденіе вольтъ во внѣшней цѣпи
окажется больше эл. дв. силы.
Такое явленіе, кажущееся на первый взглядъ непонятнымъ,
объясняется, именно, реакціей якоря.
§ 84. Мощность. Мощностью альтернатора называется число
киллоуаттъ, которое онъ можетъ развить, работая на безъиндук-
ціонную нагрузку при нормальныхъ условіяхъ, т. е. при нор-
мальномъ напряженіи на зажимахъ и при токѣ, не нагрѣвающемъ
замѣтно обмотку статора.
Если альтернаторъ нагрузить емкостью илп индуктивнымъ
сопротивленіемъ, то, при томъ же напряженіи на зажимахъ и
силѣ тока, мощность изъ за сдвига фазъ умезьшится; но нагрѣ-
ваніе обмотки статора останется прежнимъ, т. к. оно зависитъ
только отъ омическаго сопротивленія статора и силы тока, а
сдвигъ фазъ на него не вліяетъ.
Отсюда слѣдуетъ, что при наличіи сдвига фазъ отъ альтер-
натора нельзя брать той мощности, которую онъ можетъ развить
при безъиндукціонной нагрузкѣ, ибо въ такомъ случаѣ нагрѣ-
ваніе обмотки статора увеличится и можетъ достичь опасныхъ
значеній.
Примѣръ. Альтернаторъ при напряженіи на зажимахъ
въ 220 вольтъ можетъ развить мощность въ 5 килоуаттъ.
Спрашивается, на сколько возрастетъ сила тока въ статорѣ,
если при томъ же напряженіи на зажимахъ нагрузить альтер-
наторъ ИНДУКТИВНОЙ ЦѢПЬЮ (КОЭффИЦІеНТЪ МОЩНОСТИ Щ-.О/.Г
и взять отъ него прежнюю мощность.
Сперва опредѣлимъ предѣльную допустимую силу тока въ
якорѣ, которая вычисляется по даннымъ для безъиндукціонной
нагрузки
, 5000 „ _
' ~~ 220 — 22’7"’
потомъ опредѣлимъ силу тока при индуктивной нагрузкѣ:
Р = Ѵх.ІХт; 5000 = 220X 0,4^
і _ 5і 00 г а о
•І = 220.04 =56’8""
— 97 —
Вычисленіе показываетъ, что при индуктивной нагрузкѣ
сила тока увеличилась на 34,1 а.
Отсюда слѣдуетъ, что если альтернаторъ разсчитанъ на
5 килоуаттъ при безъпндукціонной нагрузкѣ, т. е. на наиболь-
шій токъ въ 22,7 ампера, то при индуктивной нагрузкѣ брать
отъ него эту мощность нельзя, ибо въ такомъ случаѣ черезъ
обмотку статора будетъ проходить токъ на 34,1 ампера большій
предѣльнаго, что можетъ отозваться вредно на обмоткахъ.
Наибольшая же мощность, которую можно взять отъ альтер-
натора при разсматриваемой индуктивной нагрузкѣ (щ = о,4),
будетъ равна
Р = 220 X 22,7 X 0,4 = 2 кгѵ.
§ 85. Задерживающее дѣйствіе, испытываемое роторомъ
три вращеніи. Въ §83 мы разсмотрѣли вліяніе якорнаго тока на
намагничиваніе полюсовъ ротора; теперь разсмотримъ какое дѣй-
ствіе производитъ этотъ токъ на вращеніе ротора.
Если мы станемъ вращать полюса, изображеннаго на черте-
жахъ 117, 118 и 119 альтернатора по часовой стрѣлкѣ, то въ
его обмоткѣ появится индуктированная эл. дв. сила, сохра-
няющая постоянное направленіе въ теченіе всего того времени,
пока данный полюсъ проходитъ подъ одной стороной катушки.
Когда онъ будетъ проходить подъ другой стороной, эл. дв. сила
получитъ противоположное направленіе.
Если внѣшняя цѣпь альтернатора замкнута, то подъ дѣй-
ствіемъ эл. дв. силы по статору прейдетъ токъ и проводники
его обмотки начнутъ взаимодѣйствовать еъ полюсами ротора.
Направленіе взаимодѣйствія въ данномъ случаѣ удобно
опредѣлять по правилу Ампера или правилу правой руки.
Разсмотримъ, каково будетъ взаимодѣйствіе въ слѣдующихъ
3-хъ случаяхъ:
1) токъ совпадаетъ по фазѣ съ эл. дв. силой,
2) токъ упреждаетъ и
3) токъ отстаетъ.
1) Если токъ совпадаетъ по фазѣ съ эл. дв. силой, то въ
теченіе всего того времени пока полюса проходятъ позъ провод-
никами обмотки, т. е. отъ положенія I до II (черт. 117), въ про-
води! кахъ циркулируетъ токъ по направленію стрѣлки въ верх-
нихъ кружкахъ. Направленіе эл. дв. силы показано въ нижнихъ
кружкахъ.
Разсуждая по правилу Ампера, мы увидимъ, что сила взаи-
модѣйствія (/) въ теченіе всего этого времени будетъ направлена,
противно направленію вращенія.
Другими словами, якорный токъ все время противодѣй-
ствуетъ вращенію ротора и двигатель, приводящій его въ дви-
женіе, затратитъ на это извѣстную мощность.
98
Сила взаимодѣйствія зависитъ, какъ извѣстно, отъ силы
тока.
Поэтому, съ увеличеніемъ нагрузки, двигателю приходится
затрачивать все большую и большую мощность, чтобы поддер-
жать прежнюю скорость вращенія.
2) Если токъ упреждаетъ эл. дв. силу (черт. 118 и 119), то
явленіе протекаетъ иначе.
Въ этомъ случаѣ эл. дв, сила сохранитъ попрежнему свое
направленіе въ теченіе всего того времени, пока полюса прохо-
дятъ отъ положенія I до положенія III (черт. 117 и 119), но
токъ изъ за сдвига фазъ будетъ направленъ попутно съ нею.
только пока полюса передвигаются отъ положенія I до поло-
женія II (черт. 118); при движеніи же отъ положенія II до поло-
женія III (черт. 119) онъ направленъ въ другую сторону.
Поэтому, разсуждая по правилу Ампера, мы увидимъ, что
за время движенія отъ I до II, якорный токъ противодѣйствуетъ
вращенію, а при движеніи отъ II до III, наоборотъ, помогаетъ.
3) При отстающемъ токѣ, такъ же какъ и въ предыдущемъ
случаѣ, статоръ въ нѣкоторые моменты задерживаетъ вращеніе
ротора, а въ другіе помогаетъ ему.
Въ этомъ легко убѣдиться по черт. 120 и 121.
Такимъ образомъ, мы видимъ, чю при наличіи сдвига фазъ
и при той же силѣ тока, какъ въ отсутствіи сдвига, задержи-
вающее дѣйствіе оказывается меньше и двигатель долженъ
затрачивать меньшую мощность для осуществленія меньшей
скорости вращенія.
Изъ этого разсужденія особенно легко выясняется причина,
почему при сдвигѣ фазъ истинная мощность не соотвѣтствуетъ
произведенію изъ вольтъ на амперы, а меньше нея.
Когда сдвига фазъ не было, то при данныхъ эл. дв. силѣ и
силѣ тока, роторъ испытывалъ нѣкоторое задерживающее дѣй-
ствіе и двигатель затрачивалъ на его преодолѣніе извѣстную
мощность.
Когда сдвигъ фазъ существуетъ, то. при прежнихъ эл. дв.
силѣ и силѣ тока, задерживающее дѣйствіе дѣлается меньше и
двигателю приходится затрачивать меньшую мощность.
Такъ какъ первоисточникомъ электрической мощности
альтернатора явля тся двигатель, то, очевидно, несмотря на равен-
ство произведеній изъ вольтъ на амперы въ обоихъ случаяхъ,
истинная электрическая мощность въ первомъ случаѣ будетъ
больше, чѣмъ во второмъ.
99
Альтернаторы индукторнаго типа.
§ 86. До сихъ поръ мы разсматривали альтернаторы, у кото-
рыхъ вращались электромагниты, а якорь оставался неподвиж-
нымъ: теперь перейдемъ къ разсмотрѣнію такихъ альтернато-
ровъ, у которыхъ неподвижны и обмотка электромагнитовъ и
обмотка якоря, а вращается особая желѣзная масса, называемая
индукторомъ.
На чертежахъ 122 и 123 изображенъ подобный альтерна-
торъ, построенный фирмой Глѣбова для звучащихъ радіостанцій
типа Учебно-Миннаго Отряда.
Онъ состоитъ изъ нетр движного якоря (статора) имѣющаго
на своей внутренней поверхности у каждаго основанія выступы
прямоугольнаго сѣченія.
На выступы черезъ одинъ наложена петлевая обмотка (а,7),
причемъ на сосѣднихъ выступахъ витки намотаны въ противо-
положныя стороны.
Обмотка каждаго ряда выступовъ соединяются послѣдова
тельно.
Внутри статора вращается индукторъ (О на черт. 122 и В
на черт. 123), представляющій собою цилиндръ, отлитый изъ
мягкой стали и имѣющій у каждаго своего основанія по 24
выступа такого же сѣченія, какъ и выступы на статорѣ.
Неподвижной обмоткой, укрѣпленной внутри статора, индук-
торъ намагничивается въ постоянномъ на іравленіи, причемъ
зубцы на одной его сторонѣ становятся У полюсами, а съ
другой 8.
Магнитный потокъ, создаваемый обмоткой ротора, замыкается
черезъ междужелѣзное пространство и корпусъ статора, причемъ
наиболѣе сильное и при томъ равномѣрное поле образуется вт.
небольшихъ промежуткахъ между верхними поверхностями полю-
совъ и выступами статора.
Въ промежуткахъ между полюсами образуется слабое поле.
При вращеніи ротора, полюса поперемѣнно проходятъ подъ
всѣми катушками статора, вслѣдствіе чего его витки захваты-
ваютъ измѣняющійся по величинѣ потокъ.
Опредѣляя по правилу Максвеля направленіе эл. дв. силы
при различныхч. положеніяхъ ротора легко видѣть, что за время
прохожденія каждаго полюса отъ положенія I до положенія И
(черт. 121), индуктированная эл. дв. сила въ обмоткѣ имѣетъ
одно направленіе, а за время его прохожденія отъ положенія II
до положенія III—другое. Другими словами, за время прохо
жденія одного полюса подъ каждой катушкой обмотки эл. дв. сила
совершаетъ полный періодъ.
7*
100 —
Отсюда слѣдуетъ, что если съ каждой стороны ротора
имѣется по 24 полюса, то за одинъ его оборотъ индуктированная
эл. дв. сила совершитъ 24 періода, т. е. правило, указанное на
стр. 131 и здѣсь сохраняетъ значеніе: за каждый оборотъ ротора
эл. дв. сила совершаетъ столько періодовъ, сколько*паръ полю-
совъ имѣетъ роторъ.
По этому правилу легко высчитать частоту для разсматри-
ваемаго альтернатора.
При 2500 оборотовъ въ 1 минуту она равна
П = -^-= 1000.
со
Изъ за равномѣрности поля на краяхъ полюсовъ форма
кривой эл. дв. силы приближается къ прямоугольной (черт. 125).
Выше говорилось, что на статорѣ наложены 2 обмотки;
соединяя ихъ параллельно или послѣдовательно можно полу-
чить на зажимахъ альтернатора то или иное предѣльное напря-
женіе.
Главное преимущество машинъ описаннаго типа заклю-
чается въ томъ, что благодаря неподвижности обмотки въ нихъ,
можетъ быть допущена скорость вращенія вдвое больше, чѣмъ
для прочихъ машинъ перемѣннаго тока, а это чрезвычайно важно
для полученія токовъ большой частоты.
По своимъ свойствамъ альтернаторы индукторнаго типа,
ничѣмъ не отличаются отъ машинъ съ вращающимися электро-
магнитами, почему всѣ заключенія, выведенныя въ предыду-
щихъ параграфахъ, вполнѣ сохраняютъ здѣсь свою силу
Альтернаторы съ подвижнымъ якоремъ.
§ 87. Альтернаторы этого типа вполнѣ сходны но своему
устройству съ динамо машинами постояннаго тока в отличаются
отъ нихъ только тѣмъ, что имѣютъ вмѣсто коллектора два
сплошныхъ мѣдныхъ изолированныхъ другъ отъ друга кольца,
къ которымъ присоединяются два проводника, идущіе отъ
обмотки якоря.
Въ виду того, что альтернаторы съ вращающимся якоремъ
въ техникѣ радіотелеграфа совершенно не примѣняются, мы ихъ
не будемъ разсматривать въ настоящемъ курсѣ.
101
ГЛАВА VII.
Трансформація перемѣнныхъ токовъ.
§ 88. Перемѣнный токъ обладаетъ однимъ чрезвычайно важ-
нымъ свойствомъ, именно—способностью превращенія путемъ
индукціи изъ тока большой силы и малаго напряженія въ токъ
малой силы и большого напряженія или наоборотъ.
Это превращеніе осуществляется посредствомъ особыхъ
приборовъ, такъ называемыхъ трансформаторовъ, устройство
которыхъ въ самомъ общемъ видѣ таково: имѣются двѣ обмотки
А и В, вложенныя одна въ іругую, причемь одна изъ нихъ,
напримѣръ, А, носить названіе первичной, а другая, напримѣръ,
В,—вторичной.
Обмотка А состоитъ изъ незначительнаго числа витковъ
толстаго проводника, а обмотка В образуется изъ большого числа
витковъ тонкой проволоки,
Если по первичной обмоткѣ будетъ пропущенъ перемѣнный
токъ, то она создастъ измѣняющееся магнитное поле, которое
пронизавъ витки вторичной обмотки, возбудитъ въ нихъ индук-
тированную эл. дв. силу
Разсмотримъ полученіе этой эл. дв. силы, начавъ разсу-
жденіе съ того момента когда первичный токъ находится въ мак-
симумѣ и направленъ такъ, какъ показано на черт. 126 стрѣл-
ками, причемъ вторичная обмотка остается все время разом-
кнутой.
Въ первый моментъ скорость измѣненія тока равна нулю,
вслѣдствіе чего индукціи не существуетъ.
Когда первичный токъ начнетъ уменьшаться, магнитное поле,
тоже будетъ ослабѣвать и во вторичной цѣпи возникнетъ индук-
тированная эл. дв. сила, увеличивающаяся по мѣрѣ уменьшенія
первичнаго тока. Направленіе ея, опредѣленное по правилу
Максвеля, окажется попутнымъ съ направленіемъ первичнаго
тока.
Продолжая подобныя же разсужденія дальше и изобразивъ
первичный токъ и вторичную эл. дв. силу на графикѣ (черт.
127), легко видѣть, что между ними существуетъ сдвигъ фазъ
въ 1/с періода, причемъ вторичная эл. дв. сила отстаетъ отъ
первичнаго тока.
Велишна вторичной эл. дв. силы зависитъ отъ скорости
измѣненія потока и отъ числа витковъ во вторичной обмоткѣ,
то есть
Вз = ѵ22 ..............(26),
гдѣ Иг есть число витковъ, а ѵ скорость измѣненія потока.
102 —
Въ первичной обмоткѣ подъ вліяніемъ измѣняющагося
потока тоже возникаетъ -л. дв. сила (самоиндукціонная), вели-
чина которой зависитъ отъ тѣхъ же причинъ, т. е. отъ скорости
измѣненія потока и числа первичныхъ витк< въ:
Еі = ѵ.2і..................(27).
Раздѣливъ формулу (26) на формулу (27) и сокративъ
правую часть наѵ, получимъ
ё’=й.........................(“Ь
т. е. эл. дв. силы, индуктирующіяся въ обмоткахъ, относятся,
какъ числа витковъ.
Теперь разсмотримъ насколько разнится первичная эл. дв.
сила отъ того напряженія, подъ дѣйствіемъ котораго пробѣгаетъ
токъ по первичной обмоткѣ.
Все это напряженіе затрачивается на преодолѣніе < мическаго
сопротивленія первичной обмотки и индуктивнаго ея сопроти-
вленія. Въ виду того, что омическое сопротивленіе обыкновенно
бываетъ ірезвычайно мало (сотыя или тысячныя доли Ома), то
напряженіе въ первичной цѣпи почти полностью затрачивается
на преодолѣніе ея индуктивнаго сопротивленія. Такъ какъ
паденіе вольтъ на индуктавномъ сопротивленіи есть не иное что,
какъ сама первичная эл. дв. сила самоиндукціи, то можно ска-
зать, что напряженіе, подводимое къ зажимамъ первичной
обмотки, почти въ точности равно перни Шій эл. дв. силѣ само-
индукціи, то есть
Ѵі = Еі.
Тогда формула (28) преобразуется и принимаетъ видъ
~ = или Ег = Ѵі^.
Ѵі Хі 2і
Полученная формула показываетъ, что вторичная эл. дв
сила въ трансформаторѣ равна произведенію изъ первичнаго
напряженія на отношеніе чиселъ витковъ въ обмоткахъ.
Примѣръ. Напряженіе на зажимахъ первиішй обмотки равно
Ѵі = 100е. Число первичныхъ витковъ 2і=170.
Сколько витковъ во вторичной обмоткѣ, если въ ней индук-
тируется ЗООООѵ.
Задача рѣшается по пропорціи:
3«Ю0^__2а_
100 — 170’
2 зоооолто =
17о
Отношеніе чиселъ витковъ, т.
сколько разъ вторичная эл. дв. сила больше первичнаго напря-
женія, носитъ названіе коэффиціента трансформаціи (преобра-
зованія).
откуда
витковъ.
е. число, показывающее во
103
§ 89. Теперь разсмотримъ взаимоотношеніе токовъ на обѣихъ
цѣпяхъ трансформатора.
Если вторичная обмотка будетъ замкнута на какое либо
соіротивленіе омическое или индуктивное *), то въ ея цѣпи
возникнетъ токъ, который, вслѣдствіе большого коэффиціента
самоиндукціи вторичной обмотки, будетъ отставать по фазѣ отъ
эл. дв силы.
Изобразивъ на черт. 128 вторичный токъ и вторичную эл.
дв. силу и сравнивъ эту графику съ черт. 127, легко видѣть,
что вторичный токъ по своему направленію почти прямо проти-
воположенъ первичному.
Отсюда слѣдуетъ, что вторичный токъ, создавая собственное
магнитное поле, ослабляетъ магнитный потокъ первичной цѣпи.
Этимъ обстоятельствомъ объясняютъ слѣдующія явленія,
кажущіяся на первый взглядъ непонятными.
1) Магнитный потокъ въ трансформаторѣ постояненъ и не
зависитъ отъ нагрузки, т. е. силы тока во вторичной цѣпи.
2) < ила первичнаго тока прямо пропорціональна нагрузкѣ.
Дѣло заключается въ томъ, что при холостой работѣ транс-
форматора по первичной обмоткѣ проходить токъ, дѣйствующая
сила котораго, пренебрегая малымъ омическимъ сопротивленіемъ,
зависитъ только отъ ея индуктивнаго сопротивленія, т. е.
Этотъ токъ создаетъ магнитный потокъ, измѣняющійся со-
образно съ первичнымъ токомъ отъ О до наибольшаго значенія
въ Ф линій.
Какъ только вторичная цѣпь будетъ замкнута—она создастъ
противоположный потокъ, который уменьшитъ число силовыхъ
линій, пронизывающихъ витки первичной обмотки; вслѣдствіе
этого эл. дв. сила сам 'индукціи въ первичной цѣпи уменьшится
и токъ въ ней > ачнетъ возрастать до тѣхъ поръ, пока не воспол-
нитъ того числа силовыхъ линій, которыя оказались уничтожен-
ными дѣйствіемъ замкнутой вторичной цѣпи.
Очевидно, что съ увеличеніемъ нагрузки обратный вторич-
ный. потокъ будетъ возрастать, вслѣдствіе чего токъ въ первич-
ной цѣпи будетъ тоже увеличиваться.
§ 90. Всѣ предыдущія разсужденія велись въ предположе-
ніи, что всѣ силовыя линіи, создаваемыя одной изъ цѣпей транс-
форматора, захватываются другой, т. е. въ предположеніи, что
магнитное взаимодѣйствіе цѣпей наибольшее. Однако могутъ
быть такіе случаи, когда обмотки трансформатора удалены другъ
*) Работа трансформатора при емкостной нагрузкѣ будетъ разобрана
въ ІП части курса.
104
отъ друга на такое значительное разстояніе, что только немногія
силовыя линіи, создаваемыя каждой изъ нихъ, захватываются
другою.
Въ этомъ послѣднемъ случаѣ вторичная эл. дв. сила будетъ,
очевидно, меньше, чѣмъ въ первомъ при прежнемъ первичномъ
напряженіи.
Отсюда слѣдуетъ, что эл. дв. сила во вторичной обмоткѣ
зависитъ не только отъ отношенія числа витковъ и первичнаго
напряженія, но и отъ степени магнитнаго взаимодѣйствія цѣпей
или, какъ говорятъ, отъ связи.
Связь бываетъ наибольшей тогда, когда всѣ силовыя линіи,
создаваемыя одной цѣпью, захватываются другой, и равна нулю,
когда ни одна силовая линія, создаваемая каждой цѣпью, не за-
хватываетъ витковъ другой цѣпи.
Связь обозначается буквой К и квадратъ ея выражается
дробью, у которой числитель представляетъ собой произведеніе
потока, захваченнаго вторичной цѣпью изъ первичной, на потокъ,
захваченный цервичвой цѣпью изъ вторичной, а знаменатель
есть произведеніе изъ потоковъ, созданныхъ этимп же цѣпями,
то есть
Кг— <і)|Фг
(Ф0)1 (Фоѣ
Изъ разсмотрѣнія формулы видно, что если всѣ силовыя
линіи, созданныя первичной цѣпью, захватываются вторичной л
наоборотъ, то связь равна единицѣ.
Кромѣ того, формула показываетъ, что уменьшеніе связи
можетъ быть достигнуто либо уменьшеніемъ числителя, либо
увеличеніемъ знаменателя. Въ первомъ случаѣ приходится раз-
двигать обмотки, и во второмъ—включать послѣдовательно съ
одной изъ нихъ такъ назыв. реактивную катушку.
Увеличеніе связи достигается обратными дѣйствіями, т. е.
сближеніемъ обмотокъ и выключеніемъ реактивной катушки,
если она раньше уже входила въ одну изъ цѣпей.
§ 91. Типы трансформаторовъ. По своему устройству транс-
форматоры раздѣляются на три типа:
1) трансформаторы съ замкнутой магнитной цѣпью,
2) трансформаторы съ разомкнутой магнитной цѣпью и
3) трансформаторы безъ желѣза.
Трансформаторъ съ замкнутой магнитной цѣпью имѣетъ двѣ
обмотки, навитыя на одинъ общій желѣзный сердечникъ, кого
рый устроенъ такъ, чтобы силовыя линіи, создаваемыя обмот-
ками, весь свой путь проходили по желѣзу.
Во избѣжаніе потерь на гистерезисъ и на токи Фуко эти
сердечники дѣлаютъ изъ мягкаго желѣза и собираютъ изъ
отдѣльныхъ тонкихъ листовъ.
105
Обмотки накладываются напримѣръ такъ: на сердечникъ
задѣвается Ю деревянныхъ катушекъ (черт. 129 а). На четыре
изъ нихъ, въ двѣ параллельныя цѣпи навитъ толстый провод-
никъ, образующій собою первичную обмотку. На остальныя же
шесть навита тонкая проволока, представляющая собою вторич-
ную обмотку. Вездѣ соблюдается наивозможно лучшая изоляція.
Концы обмотокъ выводятся къ соотвѣтствующимъ зажимамъ,
I—1 и И—II, установленнымъ на наружной поверхности кожуха,
въ который помѣщается трансформаторъ.
Въ виду того, что въ разсматриваемомъ трансформаторѣ всѣ
силовыя линіи, создаваемыя каждой обмоткой, замыкаются по
желѣзу, то связь въ немъ равна почти единицѣ; она можетъ
быть ослаблена только введеніемъ реактивной катушки въ одну
изъ цѣпей.
Иногда трансформаторы дѣлаютъ съ развѣтвленной магнитной
цѣпью. Подобный трансформаторъ изображенъ на черт. 129 Ь.
Трансформаторы съ разомкнутой магнитной цѣпью или такъ
называемые индукторы отличаются отъ описанныхъ выше транс-
форматоровъ только тѣмъ, что обладаютъ прямолинейнымъ не-
замкнутымъ сердечникомъ. Устройство подобнаго индуктора изо-
бражено на черт. 130.
Благодаря утечкѣ магнитнаго потока, здѣсь связь не равна
единицѣ, хотя и бываетъ обыкновенно близка къ этой величинѣ.
Трансформаторы безъ желѣза совершенно не имѣютъ сердеч-
ника и въ нихъ силовыя линіи замыкаются только по воздуху.
Такіе трансформаторы, черт. 131, обыкновенно употребляются
для быстроколебательныхъ слабыхъ токовъ (въ пріемныхъ радіо-
станціяхъ) и имѣютъ обмотки подвижными. Благодаря этому
связь въ нихъ можетъ быть измѣняема чрезвычайно легко и
удобно.
§ 92. Автотрансформаторъ. Пусть имѣется трансформаторъ
съ двумя обмотками I и II, имѣющими соотвѣтственно п, и п2
витковъ.
Если мысленно начнемъ сближать обѣ обмотки, то дѣйствіе
грансфоматора отъ этого по существу не измѣнится, только
вторичная эл. дв. сила возрастетъ отъ увеличенія связи. Оче-
видно, что если обмотки сблизятся даже до полнаго сліянія и
составятъ одну общую цѣпь, то и въ этомъ случаѣ приборъ бу-
детъ дѣйствовать какъ трансформаторъ.
Такой трансформаторъ съ одной обмоткой (черт. 132) носитъ
названіе автотрансформатора.
Если источникъ тока будетъ присоединенъ между точками
а и й, то между точками а и Ь получается напряженіе меньшее,
чѣмъ напряженіе между с и <і.
— 106 —
Въ этомъ случаѣ автотрансформаторъ подобенъ потенціо-
метру.
Если же источникъ тока будетъ присоединенъ между а и Ь,
то напряженіе между с и <1 будетъ больше, чѣмъ между точками
а и Ь Въ послѣднемъ случаѣ приборъ подобенъ обыкновенному
трансформатору.
Часть Ш.
Электромагнитныя волны и ихъ примѣ-
неніе въ цѣляхъ сигнализаціи.
Въ первыя времена послѣ открытія электрическихъ явленій
предполагалось, что электрическая энергія можетъ передаваться
отъ одного мѣста къ другому только при помощи проводника.
Это предположеніе держалось довольно долго, но въ концѣ кон-
цовъ рушилось съ открытіемъ въ 1831 году явленія электро-
магнитной индукціи. Оказалось, что въ проводникѣ можетъ
возникать токъ не только при металлическомъ присоединеніи его
концовъ къ зажимамъ источника электрической энергіи, но а
при простомъ поднесеніи къ другому проводнику—лишь бы въ
этомъ послѣднемъ существовалъ измѣняющійся токъ. Примѣръ
трансформатора хорошо показываетъ, что электрическая энергія
можетъ быть легко передана изъ одной цѣпи въ другую безъ
помощи проводящей связи.
Однако, до самаго послѣдняго времени существовало мнѣніе,
что проводникъ съ токомъ можетъ оказывать индуктивныя дѣй-
ствія только на такія цѣпи, которыя находятся въ непосред-
ственной къ нему близости, т. е. что безпроводная передача
электрической энергіи можетъ совершаться лишь на незначи-
тельныя разстоянія.
Но и это ограниченіе способности изолирующаго простран
ства передавать электрическую энергію было отвергнуто изслѣ-
дованіями великихъ ученыхъ XIX вѣка. Путемъ точныхъ изы-
сканій удалось доказать, что электрическая энергія можетъ
распространяться безъ помощи проводника на огромныя раз-
стоянія, измѣряющіяся сотнями и даже тысячами миль.
Въ данномъ случаѣ передача энергіи происходитъ посред-
ствомъ колебательнаго движенія частицъ эфира, особаго легчай-
шаго газа, наполняющаго собою всю вселенную и находящагося
въ ме кдучаетичныхъ про странствахъ всѣхъ тѣлъ: твердыхъ,
жидкихъ и газообразныхъ.
108
Г ЛАВА ѴПІ.
Звукъ.
| 93, О колебательныхъ движеніяхъ. Колебательнымъ дви-
женіемъ называется, такое, когда тѣло при своемъ движеніи
перемѣщается то въ одну, то въ другую сторону отъ нѣкотораго
средняго положенія.
Колебанія тѣлъ раздѣляются на 2 главныя группы:
1) колебанія свободныя,
2) колебанія навязанныя или вынужденныя.
Свободнымъ колебаніемъ назы вается такое, когда тѣло, будучи
выведено изъ положенія равновѣсія, колеблется такъ, какъ ему
свойственно.
Примѣрами свободнаго колебанія могутъ служить колебанія
камертоновъ. Камертонъ представляетъ собой упругую стальную
пластинку, закрѣпленную однимъ концомъ неподвижно.
Обыкновенно этой пластинкѣ придаютъ И образную форму,
но для простоты разсужденій мы разсмотримъ колебанія оіэди-
иарной пластинки (черт. 133).
Если ея свободный конецъ отклонить отъ положенія равно-
вѣсія и затѣмъ отпустить, то она въ силу своей упругости, будетъ
стремиться занять первоначальное положеніе, но по инерціи
отклонится въ противоположную сторону, до тѣхъ поръ, пока
инерція не поглотится противоположнымъ упругимъ сопротив-
леніемъ, развивающимся при сгибѣ. Затѣмъ пластинка опять
будетъ стремиться занять положеніе равновѣсія, снова его про-
скочитъ въ силу инерціи и будетъ совершать колебанія, посте-
пенно уменьшая раамахи.
Опытъ показываетъ, что періодъ колебанія, т. е. время, въ
теченіе котораго совершается одно полное колебаніе, все время
остается постояннымъ, независимо отъ величины размаха.
Величина его. по изслѣдованіямъ, оказывается зависящей
отъ массы пластинки и ея длины. Чѣмъ то и другое больше,
тѣмъ больше и періодъ.
Амплитуда или размахъ колебаній пластинки съ теченіемъ
времени мѣняется: каждая послѣ шр пая амплитуда бываетъ
меньше предыдущей. Это явленіе 'называется затуханіемъ и
объясняется тѣмъ, что первоначальный запасъ энергіи, сообщен-
ный камертону при его откюненіи, тратится на преодолѣиіе
тренія, появляющагося въ частицахъ металла при изгибахъ, а
также на треніе объ окружающій воздухъ.
109 —
Колебанія пластинки совершенно прекращаются, когда весь
первоначальный запасъ энергіи окажется израсходованнымъ на
упомянутыя выше потери.
Величина первоначальной амплитуды колебанія камертона
зависитъ отъ воли лица, приводящаго его въ движеніе; умень-
шеніе же амплитудъ съ теченіемъ времени зависятъ отъ вели-
чины потерь. Чѣмъ онѣ больше, тѣмъ колебанія быстрѣе зату-
хаютъ. Такъ, если колеблющуюся пластинку помѣстить въ какой
нибудь вязкой жидкости, напримѣръ въ маслѣ, то, вслѣдствіе
увеличеннаго тренія, колебанія прекратятся въ немъ гораздо
скорѣе, чѣмъ въ воздухѣ.
Отношеніе двухъ любыхъ амплитудъ, отстоящихъ друга отъ
друга на одинъ періодъ, представляетъ собою для даннаго коле-
бательнаго движенія, величину постоянную.
Это отношеніе называется декрементомъ колебанія и бываетъ
всегда больше единицы, т. к. числителемъ въ немъ берется,
предыдущая (большая) амплитуда, а знаменателемъ послѣдующая
(меньшая).
Свободное колебательное движеніе, какъ и всякое, можетъ
быть изображено чертежомъ.
Если по горизонтальной оси откладывать время въ секундахъ,
а по вертикальной—величины отклоненій отъ средняго положенія,
соотвѣтствующія различнымъ моментамъ, то получится рядъ
точекъ.
Соединивъ эти точки согласной кривой, получимъ графику
свободныхъ колебаній (черт. 134)
По графикѣ легко опредѣлить періодъ, амплитуды и декре-
ментъ даннаго колебательнаго движенія.
Періодъ равенъ разстояніямъ ас, М, се и т. д. или О(О3,
020., и т. д.
Величины ОікІ( О2к2, О3к3, О4к.„ О3к5 и т. д. представляютъ
собою амплитуды.
Декрементъ легко опредѣляется по амплитудамъ.
Оіісі Озкз Озкз
Озкз О«1« Озк» '
Навязаннымъ колебаніемъ называется такое, когда тѣло
приводится въ движеніе посторонней перемѣнной силой, незави-
симо отъ стремленія самого тѣла къ колебаніямъ того или иаого
періода.
Такъ, напримѣръ, если пластинку т (черт. 133) привести
рукой въ колебательное движеніе, то періодъ, такъ же какъ
и амплитуда будетъ зависѣть только отъ движенія руки. При
быстромъ ея движеніи періодъ будетъ малъ, при медленномъ—
великъ.
по
Затуханія въ данномъ случаѣ можетъ и не быть, ибо посто-
ронняя сила (рука) все время восполняетъ потери энергіи, возни-
кающія при колебаніи пластинки.
Во время навязаннаго колебательнаго процесса, пластинка
все время стремится начать колебаться съ періодомъ, ей свой-
ственнымъ. Эго порождаетъ нѣкоторое противодѣйствіе, на преодо-
лѣйте котораго все время должна затрачиваться извѣстная сила.
Интересенъ случай, когда періодъ навязаннаго колебанія
оказывается равнымъ періоду собственнаго. Тогда стремленіе
пластинки колебаться въ ту или другую сторону будетъ совпа-
дать съ измѣненіями посторонней колеблющей силы; противо-
дѣйствіе исчезнетъ и, очевидно, при прежней затратѣ энергіи
равмахи пластинки будутъ гораздо больше, чѣмъ въ томъ случаѣ,
когда періоды собственный и навязанный не совпадали.
Это явленіе усиленія дѣйствія, при совпаденіи періодовъ
еобственнаго и навязаннаго колебаній, носигъ названіе резонанса.
Для поясненія сказаннаго, можетъ быть произведенъ слѣ-
дующій опытъ. Противъ сердечника электромагнита помѣщается
планка съ нѣсколькими прорѣзами, въ которые вставлены упругія
стальныя пластинки различной длины. Каждая изъ нихъ, въ зави-
симости отъ своей длины и массы, обладаетъ собственнымъ
періодомъ колебаній
Вели по обмоткѣ электромагнита пропустить перемѣнный
токъ, то пружинки окажутся подъ дѣйствіемъ измѣняющейся
притягательной силы, которая достигаетъ наибольшихъ значеній
въ тѣ моменты, когда токъ, независимо отъ направленія, нахо-
дится въ максимумѣ и равна нулю, когда токъ равенъ нулю.
Подъ дѣйствіемъ притягивающей силы электромагнита пру-
жинки будутъ вынуждены колебаться, причемъ періодъ ихъ
навязаннаго колебанія окажется равнымъ полуперіоду перемѣн-
наго тока.
Размахи пружинокъ будутъ очень малы, почти незамѣтны
на глазъ.
Если теперь измѣнять частоту перемѣннаго тока, то можно
достичь такого положенія, что періодъ собственныхъ колебаній
одной изъ пружинокъ окажется равнымъ полуперіоду перемѣн-
наго тока; тогда наступитъ резонансъ и амплитуды колебаній
этой пружинки значительно возрастутъ, тогда какъ остальныя
пружинки, не попавшіе въ резонансъ съ токомъ, будутъ продол-
жать колебаться едва замѣтно.
Колебательныя движенія играютъ весьма существенную
роль во многихъ явленіяхъ природы.
Такъ, изслѣдованіями, произведенными въ теченіе двухъ
послѣднихъ вѣковъ, установлено, что передача энергіи отъ одного
— ш —
’гѣла къ другой}', въ отсутствіи непосредственной связи между
ними (напримѣръ соприкосновенія), всегда происходитъ именно
ори помощи колебательнаго движенія частицъ вещества, напол-
няющаго промежуточное пространство.
Для уясненія сказаннаго, разсмотримъ передачу на раз-
стояніе звука.
§ 94. Звукъ. Опытъ показываетъ, что для возникновенія
звука, необходимо, чтобы какое нибудь тѣло, напримѣръ, камер-
тонъ или струна, было приведено въ кол-бательное движеніе.
Кромѣ того, чтобы звукъ ощущался, необходимо, чтобы между
ухомъ наблюдателя и колеблющимся тѣломъ находилась какая
либо упругая среда, напримѣръ, воздухъ.
Въ пустотѣ звукъ распространяться не можетъ; для доказа-
тельства—можно помѣстить электрическій звонокъ подъ колоколъ
воздушнаго насоса. По мѣрѣ выкачиванія воздуха, звукъ будетъ
ослабѣвать и, наконецъ, совершенно исчезнетъ.
Звукъ можетъ передаваться не только черезъ воздухъ, но и
черезъ другія вещества. Напримѣръ, приложивъ ухо къ землѣ,
можно ясно разслышать топотъ приближающейся лошади, который
непосредственно черезъ воздухъ не ощущается.
Для уясненія распространенія звука въ воздухѣ, разсмо-
тримъ слѣдующій простѣйшій примѣръ.
Пусть имѣется очень длинная цилиндрическая труба АВ
(черт. 135), внутри которой въ пространствѣ отъ С до С, очень
быстро двигается взадъ и впередъ поршень.
Для простоты разсужденій предположимъ, что колебанія
поршня не затухаютъ.
При движеніи поршня впередъ, слой воздуха, непосредст-
венно къ нему прилегающій, сгустится и упругость его отъ этого
возрастетъ*). Въ слѣдующій моментъ этотъ слой начнетъ расши-
ряться и въ свою очередь сгуститъ третій и т. д.
Такимъ образомъ, пока поршень будетъ двигаться отъ С до Сі,
сгущеніе воздуха передастся до нѣкотораго слоя Р; за этимъ
слоемъ воздухъ будетъ сохранять прежнюю упругость.
Теперь предположимъ, что поршень, достигнувъ положенія Сь
начинаетъ съ прежней скоростью двигаться обратно. Тогда при-
легающій слой воздуха, устремляясь вслѣдъ за поршнемъ, раз-
рѣдится и разрѣдитъ слѣдующій слой. Такъ какъ поршень дви-
гается съ прежней скоростью, то, пока онъ переходитъ до перво-
начальнаго положенія, разрѣженіе передается до Р. Въ то же
время сгущеніе будетъ передаваться въ прежнемъ направленіи
я распространится далѣе на пространство РЕ, равное СР.
’) Сравни со сжатой пружиной.
112
При вторичномъ полномъ колебаніи поршня произойдутъ
новыя сгущенія и разряженія, между тѣмъ какъ прежнія пере-
дадутся дальше.
Для разъясненія сказаннаго, слѣдуетъ обратиться къ чер-
тежу 136. На немъ рядъ аЪ представляетъ обой частицы воз-
духа въ равновѣсіи, т. е. до начала движенія поршня, рядъ ссі.—
тотъ моментъ, когда поршень пришелъ въ Си частицы сгущены
отъ С до Р; въ пространство же между Е и Е сгущеніе еще
не передалось и частицы находятся въ прежнихъ разстояніяхъ
другъ отъ друга; рядъ еі' изображаетъ состояніе частицъ, когда
поршень, совершивъ одно полное колебаніе, вернется въ перво-
начальное положеніе: въ пространствѣ отъ С до Р частицы уда-
лились одна отъ другой, а отъ Р до Е—сблизились.
Частицы движутся вдоль оси трубы въ сгущенной части
впередъ, а въ разрѣженной—назадъ, причемъ время колебаній
(періодъ) каждой частицы воздуха равно времени колебанія
поршня.
Совокупность сгущеннаго и разрѣженнаго слоевъ носитъ
названіе звуковой волны, а разстояніе между двумя слѣдующими
другъ за другомъ сгущеніями или разрѣженіями, или то раз-
стояніе, на которое звукъ успѣваетъ распространиться въ теченіе
одного полнаго колебанія поршня, называется длиной волны*).
Наглядное изображеніе распространенія волны въ трубѣ АВ
приведено на черт. 137, на которомъ сильной и слабой штри-
ховкой соотвѣтственно обозначены мѣста сгущеній и разрѣ-
женій.
Разстояніе, на которое успѣваетъ звукъ распространиться
въ теченіе одной секунды, называется скоростью звука. Она
была неоднократно измѣрена и оказалась равной 330 метрамъ
въ секунду.
Между длиной звуковой волны (X), скоростью распростра-
ненія (ѵ) и періодомъ колебаній воздушныхъ частицъ (Т) суще-
ствуетъ слѣдующая зависимость:
X = ѵ Т.....................(29).
Зная 2 изъ этихъ трехъ величинъ, легко, очевидно, по приве-
денной формулѣ опредѣлить третью.
Если какое нибудь тѣло будетъ дрожать въ открытомъ
воздухѣ, то оно произведетъ вокругъ себя поперемѣнно такія же
сгущенія и разрѣженія, какія имѣли мѣсто въ трубѣ, съ топ
только разницей, что въ свободномъ пространствѣ колебанія
частицъ, будутъ распространяться не по одному, а по всѣмъ
направленіямъ.
*) Подобныя колебанія, совпадающія съ направленіемъ распроотра-
пеніл волны, носятъ названіе продольныхъ.
113
Вслѣдствіе этого, сгущенные и разрѣженные слои обра-
зуютъ собою концентрическія сферы, въ общемъ центрѣ кото-
рыхъ наході тся колеблющееся тѣло.
Для поясненія, на черт. 138 изображены волны сгущенія
и разрѣженія, исходящія отъ звучащаго въ воздухѣ коло-
кольчика.
§ 95. Сила звука. Звуковыя волны, достигнувъ нашего
органа слуха, ударяютъ въ барабанную перепонку, которая
своимъ движеніемъ раздражаетъ нервную систему, результатомъ
чего является общеизвѣстное ощущеніе звука.
Сила воспринимаемаго нами звука зависитъ отъ амплитуды
колебанія воздушныхъ частицъ, коюрая, въ свою очередь, зави-
ситъ отъ размаховъ звучащаго тѣла. Чѣмъ эти размахи больше,
тѣмъ звукъ кажется громче.
Кромѣ того, сила звука зависитъ отъ разстоянія, раздѣляю-
щаго наблюдателя отъ источника звука.
Опытъ показываетъ, что въ свободномъ пространствѣ сила
звука ослабѣваетъ обратно пропорціонально квадратамъ раз-
стояній, т. е. если разстояніе увеличится въ 2 раза, то сила
звука уменьшится въ 4 раза.
Это происходитъ потому, что по мѣрѣ распространенія, по-
верхность волны увеличивается и энергія, несомая волной,
распредѣ тяется все на большее и большее количество частицъ.
Очевидно, что прежній запасъ энергіи, приводя въ движеніе
увеличенное число частицъ, можетъ имъ сообщить только умень-
шенныя амплитуды. Въ трубахъ звукъ ослабѣваетъ сь разстоя-
ніемъ гораздо меньше, чѣмъ въ открытомъ пространствѣ.
Поверхность волны въ трубѣ не увеличивается вмѣстѣ съ
распространеніемъ, такъ какъ каждый слой воздуха приводитъ
въ движеніе сосѣдній, равный ему по величинѣ. Въ данномъ
случаѣ ослабленіе звука слѣдуетъ приписать только тренію
воздуха о стѣнки трубъ.
§ 96. Тонъ. Помимо силы, звуковыя ощущенія, восприни-
маемыя ухомъ, различаются по своему характеру. Звуки раздѣ-
ляются на топы и шумы.
Тономъ называется звукъ продолжительный, имѣющій опре-
дѣленную высоту.
Ухо воспринимаетъ звукъ въ ви ѣ тона тогда, когда періодъ
колебаній воздушныхъ частицъ постояненъ, т. е. когда звуковыя
волны ударяютъ въ барабанную перепонку уха черезъ равные
промежутки времени.
Тонъ бываетъ тѣмъ выше, чѣмъ меньше періодъ колебаній
воздушныхъ частицъ, или, что то же, чѣмъ больше число коле-
баній въ секунду.
— 114 —
Отсюда слѣдуетъ, что высокимъ тонамъ соотвѣтствуютъ
малыя длины волны, а низкимъ—наоборотъ.
Слишкомъ быстрыя и слишкомъ медленныя колебанія совер-
шенно не воспринимаются нашимъ ухомъ.
Считается, что звукъ перестаетъ быть слышнымъ, если
число колебаній меньше 16 и больше 30000 въ секунду. Соот-
вѣтственныя длины волнъ выразятся числами 206 и 0,011 метра.
Шумомъ называется звукъ, высоту котораго опредѣлить
нельзя. Таковъ, напримѣръ, свистъ вѣтра, шумъ морского при-
боя или трескъ проѣзжающей телѣги.
Иногда шумъ представляетъ собой совокупность многихч.
тоновъ, а иногда онъ образуется изъ ряда кратковременныхъ,
въ безпорядкѣ слѣдующихъ одинъ за другимъ звуковъ.
Слѣдуетъ замѣтить, что иногда въ шумѣ можно уловить
какой нибудь тонъ вполнѣ опредѣленной высоты. Въ такомъ
случаѣ, среди безпорядочныхъ колебаній, совершаемыхъ воздуш-
ными частицами, выдѣляется одно съ постояннымъ періодомъ.
Иногда подобный шумъ называютъ нечистымъ тономъ.
§ 97. Отраженіе и поглощеніе звука. Если звуковыя волны,
встрѣчаютъ на пути своего распространенія какое либо препят-
ствіе, то происходятъ различныя явленія, въ зависимости отъ
того, что представляетъ собою это препятствіе.
Если оно мягко, то звукъ поглощается: удары воздушныхъ
частицъ сжимаютъ мягкое тѣло и энергія волны тратится на
треніе, возникающее между его частицами при движеніи.
Если преграда не сжимаема и при томъ не способна къ
собственнымъ движеніямъ, то звуковыя волны поелѣ встрѣчи
измѣняютъ свой путь и идутъ дальше по новому направленію.
Эго явленіе называется отраженіемъ звука.
Опытъ показываетъ, что если звукъ встрѣчаетъ препятствіе,
расположенное перпендикулярно направленію распространенія,
то, отразившись, онъ идетъ обратно.
Если же направленіе распространенія или, какъ иногда
говорятъ, лучъ звука встрѣчается съ препятствіемъ подъ нѣко-
торымъ угламъ, то отраженный лучъ составляетъ съ плоскостью
преграды такой же уголъ какъ и падающій. Это иногда выра-
жаютъ кратко, говоря, ЧТО уголъ паденія луча равенъ углу отра-
женія.
На чертежѣ 139 линіей аЪ изображена отражающая поверх-
ность, а линіями т и п—лучи падающій и отраженный.
Отраженіемъ звука объясняется эхо, которое наблюдается
въ горахъ, около большихъ зданій и т. п.
Пусть, напримѣръ, въ точкѣ К производятъ выстрѣлъ изъ
ружья. На нѣкоторомъ разстояніи, въ точкѣ К1 стоитъ наблю-
датель и передъ нимъ находится стѣна аЬ.
115
Наблюдатель послѣ выстрѣла услышитъ два звука. Одинъ—
непосредственный, когда звуковыя волны пробѣгутъ отъ К до К'
а другой, отраженный, когда волны пройдутъ путь КО и, отра
знвшись, пробѣгутъ разстояніе ОК1.
Эхо не всегда бываетъ слышно; если отражающая поверх
ность находится не далеко отъ наблюдателя, то отраженный
звукъ такъ скоро приходитъ послѣ непосредственнаго, что они
оба сливаются въ одинъ и только увеличиваютъ продолжитель-
ность и силу другъ друга.
Поэтому, напримѣръ, въ большой комнатѣ эхо не слышно,
но ва то голосъ въ ней раздается гулко и громко.
Наконецъ, можетъ быть такой случай, что преграда пред-
ставляетъ собой упругое тѣло, способное само колебаться подъ
дѣйствіемъ внѣшней силы.
Въ этомъ случаѣ часть энергіи волны претерпѣваетъ отра-
женіе, а другая поглощается преградой и тратится на приведе-
ніе ея въ движеніе.
Разсмотримъ подробнѣе этотъ послѣдній случай.
Пусть имѣются 2 какихъ нибудь камертона. Заставимъ
одинъ изъ нихъ звучать и прослѣдимъ какое дѣйствіе произве-
дутъ возбуждаемыя имъ звуковыя волны на другой камертонъ,
расположенный поблизости.
Колебанія воздушныхъ частицъ, возникающія близъ вѣтвей
перваго камертона, постепенно распространятся и достигнутъ
вѣтвей второго. Такъ какъ второй камертонъ представляетъ
собою твердое и упругое тѣло, то звуковая волна отразится
отъ его пов-рхности и, въ то же время, будетъ вынуждать его
колебаться съ такимъ періодомъ, съ какимъ колеблются сами
воздушныя частицы.
Если періодъ собственныхъ колебаній второго камертона
окажется больше или меньше періода навязываемыхъ ему коле-
баній. то онъ будетъ колебаться чрезвычайно слабо.
Если же второй камертонъ подобрать такъ, чтобы періодъ
его собственныхъ колебаній оказался равнымъ періоду навязан-
ныхъ, то онъ начнетъ колебаться настолько сильно, что самъ
зазвучитъ, въ чемъ будетъ не трудно убѣдиться, остановивъ
рукою движеніе перваго камертона.
Это явленіе носитъ названіе звукового резонанса.
Изъ сказаннаго слѣдуетъ, что звуковыя волны наилучшимъ
образомъ воспринимаются тѣмъ тѣломъ, которое находится въ
резонансѣ съ тѣломъ, создающимъ волны.
8*
не
ГЛАВА IX.
Свѣтъ, лучистая теплота и электромагнитныя
волны.
§ 98. Распространеніе свѣта. Эфиръ. Около двухъ столѣтій
тому назадъ, для объясненія явленія свѣта, извѣстный физикъ
Гюйгенсъ высказалъ предположеніе, что все міровое пространства
наполнено особымъ веществомъ—эфиромъ, представляющимъ
собой очень легкій и въ то же время крайне упругій газъ.
П-редачу свѣта Гюйгенсъ объяснялъ колебательнымъ дви-
женіемъ частицъ эфира, которое распространяется волнообразно
во всѣ стороны отъ источника съ нѣкоторой-опредѣленной в
при томъ очень большой скоростью.
Позднѣйшія изслѣдованія подтвердили предположенія Гюй-
генса и теперь объ эфирѣ можно говорить, какъ о чемъ то
вполнѣ опредѣленномъ.
Въ нормалі номъ состояніи эфиръ пребываетъ въ покоѣ,
г. е. всѣ его частицы находятся въ равновѣсіи и никакого дви-
женія не обнаруживаютъ
Если же одна изъ частицъ, котоэую для удобства изложе-
нія, мы будемъ называть частицей начальной, вь силу какихъ
либо внѣшнихъ причинъ будетъ сдвинута съ своего положенія,
то существовавшее раньше равновѣсіе окажется нарушеннымъ
и сосѣднія частицы придутъ въ движеніе, стремясь занять новое
положеніе равновѣсія.
Эти частицы въ свою очередь увлекутъ своимъ движеніемъ
частицы, расположенныя въ ихъ сосѣдствѣ; потомъ тоже слу-
чится со слѣдующими и т. д. и т. д.
Такое постепенное распространеніе движенія въ эфирѣ
называется радіаціей или излученіемъ.
Очевидно, что въ свободномъ пространствѣ излученіе совер-
шается по всѣмъ направленіямъ, ибо всѣ частицы, окружающія
начальную, принимаютъ участіе въ движеніи.
Всякое направленіе, по которому совершается распростра-
неніе движенія, носитъ названіе луча.
Предположимъ, что начальная частица С, находившаяся
первоначально въ С (черт. 140). приведена въ колебательное
движеніе и обладаетъ періодомъ въ Т секундъ при постоянной
амплитудѣ, равной СС или СС".
Разсмотримъ распространеніе движенія вдоль одного изъ
лучей напримѣръ СА.
Пусть С. Е, Е, і, К и т. д. суть частицы, расположенныя
по сосѣдсіву друіъ отъ друга вдоль этого же направленія
117
Какъ только частица С сдвинется съ своего первоначальнаго
положенія, остальныя частицы будутъ постепенно увлекаться
этимъ движеніемъ и начнутъ перемѣщаться въ направленіяхъ,
параллельныхъ СО', нѣсколько запаздывая по времени относи-
тельно частицы С.
Частица О начнетъ двигаться почти сразу послѣ того, какъ
вдвинется съ мѣста частица С; частица Е запоздаетъ нѣсколько
больше, частица Е еще ботьше и т. д.
Вслѣдствіе этого, когда чистица С достигнетъ своего край-
няго положенія С—частица В будетъ еще только въ I),,
частица В въ Е! и т. д„ а частица •!. совсѣмъ не успѣетъ
сдвинуться съ перв’'Начальнаго мѣста.
Къ этому моменту время, прошедшее съ начала движенія
частицы С будетъ равно, очевидно, четверти періода или
Т
г секундъ.
Достигнувъ положенія С, частица С начнетъ возвращаться
къ первонача іьному положенію; частица же В будетъ предо іжать
движеніе въ прежнемъ направленіи, стремясь достичь такого же
наибольшаго отклоненія отъ начальнаго положенія, какое было
достигнуто частицей С.
Частицы Е. Е и т. д. тоже будутъ продолжать двигаться
въ прежнихъ направленіяхъ.
Что же касается частицы <1, то и она теперь сдвинется съ
мѣста.
Черезъ нѣкоторый промежутокъ времени частица I), дости-
гнувъ наибольшаго отклоненія отъ первоначальнаго положенія,
начнетъ возвращаться обратно; въ эт^ же время частицы Е. Е
и т. д. продолжаютъ свое движеніе въ прежнемъ направленіи,
а какая то частица К, бывшая только что передъ этимъ непо-
движной, начнетъ принимать участіе въ общемъ движеніи.
Постепенно частицы Е, Е и т. д. будутъ достигать наиболь-
шихъ отклоненій и затѣмъ возвращаться къ первоначальнымъ
положеніямъ; въ то же время частицы Ь, М и т. д. по очереди
увлекаются общимъ движеніемъ.
Наконецъ, наступитъ моментъ, когда частица С вернется
въ свое первоначальное положеніе.
Это случится тогда, когда время, истекшее съ начала дви-
женія этой частицы, будетъ равно половинѣ періода.
Въ этотъ моментъ частицы, принимающія участіе въ дви-
женіи. расположатся такъ, какъ это изображено на черт. 141.
Частицы ІЛ Е, Е буіутъ двигаться внизъ, частица •) на-
чавшая свое движеніе ровно на /« періода позже частицы С,
будетъ въ крайнемъ верхнемъ положеніи, а частицы К. Ь, М и
г. п. будутъ все еще продолжать двигаться вверхъ, не достигнувъ
еще крайняго отклоненія отъ средняго положенія.
118
Наконецъ, нѣкоторая честица 0 еще только начинаетъ при
пимать участіе въ общимъ движеніи.
Остальныя же частицы, лежащія правѣе частицы 0 оста-
ются попрежнему неподвижными.
Въ теченіе послѣдующаго времени, частипа О, пройдя свое
среднее положеніе, направляется къ С", стремясь достичь край
няго въ эту сторону отклоненія, равнаго СС*.
Частицы О, Е, Е и т. д. совершаютъ совершенно подобныя
движенія, только запаздывая нѣсколько одна относительно
другой.
Когда съ момента начала движенія протечетъ время, рав-
ное 3/і періода, частица С окажется въ точкѣ С" (черт. 142),
частицы В, Е, Е не успѣютъ еще достичь крайнихъ отклоненій
и будутъ находиться въ точкахъ І>3, Е3, Е3; частица •!, запаз-
дывающая относительно частицы С ровно на >/< неріода, будетъ
въ среднемъ положеніи, частицы К, Ь, М, достигнувъ верхняго
наибольшаго отклоненія, движутся внизъ; частица 0. отстающая
отъ С на ’/а періода, находится въ положеніи наибольшого
верхняго отклоненія; слѣдующія за нею частицы еше не достигли
этого положенія и движутся вверхъ; наконецъ, нѣкоторая
частица А еще только начинаетъ принимать участіе въ общемъ
движеніи.
Пройдя черезъ положеніе С", частица С начнетъ снова воз-
вращаться въ положеніе равновѣсія.
Разсуждая подобно предыдущему, легко видѣть, что къ
концу ш слѣдней четверти періода, частицы будутъ расположены
такъ, какъ это изображено на черт. 143, т. е. частица С будетъ
въ среднемъ положеніи, частица Ч въ крайнемъ нижнемъ, на-
стичь 0 въ среднемъ, частица А въ крайнемъ верхнемъ и,
наконецъ частица В только начнетъ свое движеніе. Остальныя
частицы займутъ къ этому моменту промежуточныя положенія.
За частицей В движеніе будетъ распространяться совер
шенно такъ же, какъ это было описано выше.
Очевидно, что черезъ промежутокъ времени, равный одному'
періоду колебанія (Т)—движеніе частицъ распространится вправо
отъ точки В на разстояніи ВХ, равное СВ; еще черевъ одинъ
періодъ движеніе распространится на разстояніе ХУ, равное ВХ
или СВ и т. д., т. е. если считать время отъ начала явленія,
то по прошествіи времени, равнаго Т, движеніе распространяется
на разстояніе СВ, по прошествіи времени равнаго 2Т— на 2 СВ
и т. д.
Разсматривая кривыя, изображенныя на черт. 140, 141, 142
и 143 видно, что колебательное движеніе частицъ эфира распро-
страняется въ данномъ направленіи въ формѣ волнъ, которыя
постепенно захватываютъ все большее и большее пространство.
119
подобно волнамъ, образующимся на поверхности воды при
паденіи въ нее камня *).
Длиною волны называютъ разстояніе, на которпе колебатель-
ное движеніе успѣваетъ распространиться въ теченіе одного
періода. На черт. 143 длинѣ волны соотвѣтстуетъ разстоя-
ніе СВ.
Очевидно, что длина волны зависитъ отъ скорости распро-
страненія колебательнаго движенія. Если обозначить эту скорость
буквой ѵ, а длину волны буквой то зависимость между періо-
домъ, скоростью распространенія и длиною волны выразится
слѣдующей формулой, съ которой мы уже встрѣчались въ отдѣлѣ
о звукѣ:
>. = ѵ’Г.
Скорость распространенія зависитъ отъ условій, въ кото-
рыхъ находится эфиръ въ то время, когда въ немъ совершается
колебательное движеніе.
Если эфиръ свободенъ, т. е. если въ пространствѣ, раздѣ-
ляющемъ его частицы, нѣтъ частицъ какихъ либо другихъ
тѣлъ, то скорость распространенія равна 300.000 километровъ
въ секунду.
Если частицы эфира располагаются между частицами какого
либо газа, то скорость распространенія остается такою же; но
если эфиръ наполняетъ собой междучастичныя пространства
жидкаго или твердаго тѣла, то скорость распространенія умень-
шается въ большей или меньшей степени въ зависимости отъ
свойства этого тѣла.
§ 99. Свѣтовые лучи. Природа снабдила насъ особымъ
органомъ чувствъ, глазомъ, въ которомъ подъ дѣйствіемъ эфир-
ныхъ колебаній возникаетъ особое ощущеніе, носящее названіе
свѣта.
Свѣтъ можетъ различаться по своей силѣ и по окраскѣ или
цвѣту.
Сила свѣта, подобно силѣ звука, зависитъ отъ амплитуды
колебанія эфирныхъ частилъ; окраска же, подобно тону въ звукѣ,
зависитъ отъ періода ихъ колебаній.
Существуетъ 7 простыхъ цвѣтовъ: красный, оранжевый,
желтый, зеленый, голубой, синій и фіолетовый.
Каждому цвѣту соотвѣтствуютъ свои длины волнъ, колеблю-
щіяся въ нѣкоторыхъ незначительныхъ предѣлахъ, приіемъ
наиболѣе длинной волной (0,00075 мм.) обладаетъ красный, а
наиболѣе короткой (0,00040 мм.) фіолетовый цвѣта.
*) Слѣдуетъ обратить вниманіе, что колебанія эфирныхъ частицъ,
суть колебанія поперечныя, т. к. овѣ совершаются перпендикулярно на-
правленію распространенія.
120
Бѣлый цвѣтъ представляетъ собой наложеніе всѣхъ про-
стыхъ. т. е. получая впечатлѣніе бѣлаго цвѣта, глазъ восприни-
маетъ волны, соотвѣтствующія всѣмъ, указаннымъ выше цвѣтамъ.
Всякій сложный цвѣтъ представляетъ собой наложеніе двухъ
или нѣсколькихъ простыхъ цвѣтовъ т е. подобенъ звуковому
аккорду, состоящему изъ двухъ или нѣсколькихъ простыхъ
тоновъ.
§ І00. Свойства свѣтового луча. Подобно звуку, свѣтъ
можетъ отражаться и поглощаться, причемъ законы отраж< нія
свѣта вполнѣ сходны съ таковыми же для звука, именно:
падающій свѣтовой лучъ составляетъ съ плоскостью преграды такой
же у/олъ, какъ « личъ отраженный.
Поглощеніе свѣта тѣлами зависитъ отъ свойства ихъ поверх
ности. Гладкія, полированныя поверхности въ значніельноіі
мѣрѣ отражаютъ и мало поглощаютъ свѣтъ,—шероховатыя же
наоборотъ.
Существуютъ тѣла, которыя мало отражаютъ и мало погло-
щаютъ свѣтовые лучи и такъ сказать пропускаютъ ихъ черезъ
себя; зти тѣла называются прозрачными.
Видимая окраска окружающихъ насъ тѣлъ зависитъ отъ
свойства ихъ поверхности въ той или иной мѣрѣ поглощать
и отражать свѣтовые лучи различныхъ цвѣтовъ.
При солнечномъ освѣщеніи краснымъ намъ кажется то тѣло,
которое изъ сложнаго бѣлаго солнечнаго луча отражаетъ только
красную его составную часть и погл ощаетъ всѣ остальныя.
Ввлыми кажутся тѣ предметы, которые отражаютъ всѣ
падающіе на нихъ - лучи; черными же кажутся тѣ, которые
поглощаютъ всѣ свѣтовые лучи, не отражая ни одного изъ
нихъ.
§ 101. Тепловыя и химическія волны. Эфирныя колебанія,
которымъ соотвѣтствуютъ волны большія 0,00075 мм. и меньшія
0,00040 мм., не производятъ на нашъ глазъ никакого впеча-
тлѣнія.
Однако, было бы опрометчиво предположить, что онѣ вообще
ничѣмъ не проявляются.
И дѣйствительно, было доказано, что теплота, передающаяся
подобно свѣту на огромныя разстоянія безъ помощи теплопрово-
дящаго тѣла, представляетъ собою не иное что, какъ невиди
мыя яфирныя волны, длины которыхъ больше свѣтовыхъ.
Тепловыя волны легко обнаруживаются человѣкомъ посред
ствомъ кожи, т. е. рямымъ ощущеніемъ.
Поэтому онѣ открыты и изучены также давно, какъ и свѣ-
товыя.
Волны же болѣе короткія, чѣмъ свѣтовыя, изучены сравни-
тельно недавно.
121
Оказывается, что онѣ воздѣйствуютъ на тѣла химически,
видоизмѣняя ихъ составъ.
Напримѣръ, фотографическая бумага чернѣетъ, если ее
выставить на свѣтъ.
Это происходитъ именно подъ дѣйствіемъ химическихъ
волнъ, которыя посылаются солнцемъ вмѣстѣ съ тепловыми и
съ свѣтовыми. Законы, управляющіе распространенъ мъ, отра-
женіемъ и поглощеніемъ тепловыхъ и химическихъ волнъ вполнѣ
сходны съ законами для волнъ свѣтовыхъ, что, между прочимъ,
служитъ хорошими доказательствомъ одинаковости ихъ природы.
§ 102 Источники тепловыхъ, свѣтовыхъ и химическихъ
волнъ. Источниками волнъ ВСѢХЪ этихъ видовь являются, обык-
новенно, накаленныя тѣла. При повышеніи температуры, мель-
чайшія составныя частицы тѣлъ приходятъ въ колебательное
движеніе.
Этимъ движеніемъ увлекается окружающій тѣло э{>иръ и
въ немъ возникаютъ волны, длина которыхъ находится въ пря-
мой зависимости отъ періода колебаній частицъ тѣла.
Пока температура сравнительно низка—частицы колеблются
медленно и вокругъ тѣла возникаютъ сравнительно длинныя
тепловыя волны.
Съ повышеніемъ температуры, тѣла начинаютъ свѣтиться:
періодъ колебаній частицъ уменьшается и волны, возбуждаемыя
ими въ эфирѣ, входятъ по своей длинѣ въ предѣлы свѣтовыхъ
волнъ.
Наконецъ, при дальнѣйшемъ накаливаніи, тѣла, кромѣ свѣ-
товыхъ и тепловыхъ волнъ, начинаютъ излучать и химическія.
Для П' ясненія можно привести слѣдующіе примѣры:
Печь, нагрѣтая до 200—300 градусовъ, излучаетъ только
тепловыя волны.
Керосиновая лампа, температура пламени которой лежитъ
гораздо выше, излучаетъ и тепловыя и свѣтовыя волны. Хими-
ческія волны ею также излучаются, хотя и въ незначительномъ
количествѣ.
Наконецъ, вольтова дуга, въ которой температура близка
къ 4000°, развиваетъ волны всѣхъ трехъ видовъ, причемъ па
долю химическихъ приходится значительная часть изъ общаго
количества излученной дугой энёргіи.
§ 103. Лучистая энергія. Тепловыя, свѣтовыя и химическія
волны способны производить работу; онѣ нагрѣваютъ, произво-
дятъ зрительное раздраженіе нервовъ, видоизмѣняютъ составъ
тѣлъ.
Всѣ это означаетъ, что волнѣ присущъ запасъ энергіи, не-
ощутимый до тѣхъ поръ, пока волна не встрѣтится съ препят-
— 122 —
етвіемъ и при поглощеніи не трансформируетъ свою энергію въ
виды, доступные человѣку.
Эта энергія волны несется ею въ видѣ колебательнаго со-
стоянія эфирныхъ частицъ и, такъ какъ тепловыя, свѣтовыя и
химическія велны представляютъ собою колебанія одного и
того же эфира, то, очевидно, и природа несомой ими энергіи
одинакова.
Разница заключается только въ періодѣ колебаній частицъ
и въ свойствахъ тѣлъ различно относиться къ эфирнымъ коле-
баніямъ различныхъ частотъ.
Установивъ единство природы эчергіи эфирныхъ волнъ раз-
личныхъ видовъ, наука называетъ энергію всякихъ эфирныхъ
волнъ однимъ общимъ названіемъ „лучистая энергія".
Интересно прослѣдить какъ измѣняется запасъ энергіи
волны при ея распространеніи.
Если на своемъ пути волна не встрѣчаетъ поглощающихъ
тѣлъ, то полный запасъ ея энергіи остается неизмѣннымъ. Но
наиболѣе интересенъ для насъ не полный запасъ энергіи, а ко-
личество ея, приходящееся на единицу поверхности волны.
Вѣдь, напримѣръ, въ случаѣ свѣтовыхъ волнъ глазу совершенно
безразлично общее количество энергіи, несомое свѣтовой волной—
важно лишь то количество, которое придется па ту небольшую
часть ея поверхности, которая встрѣтится съ глазомъ.
Для рѣшенія поставленнаго вопроса надо вспомнить, что,
какъ это говорилось въ § 98, волна распространяется отъ мѣста
возникновенія во всѣ стороны съ одинаковой скоростью, причемъ
каждое изъ направленій распространеній есть прямая линія
Тогда черезъ нѣкоторый промежутокъ времени послѣ на-
чала явленія, волна распространится по всѣмъ направленіямъ
на одинаковыя разстоянія, т. е. расположится на поверхности
шара, центромъ котораго является источникъ волны, а радіусчі
равенъ нѣкоторой величинѣ г.
Черезъ другой, равный промежутокъ времени волна распро-
странится дальше на то же разстояніе и удаленіе ея отъ центра,
будетъ равно 2г; вся же она расположится на поверхности кон-
цетрической сферы съ радіусомъ 2г.
Если волна распространяется безъ всякихъ помѣхъ, то ея
энергія распредѣляется равномѣрно по всей поверхности, т. е.
количество энергіи, приходящейся на единицу поверхности, равно
полной энергіи, дѣленной на поверхность сферы, на которой въ
данный моментъ волна расположена.
Пусть Е есть полный запасъ энергіи, сообщенный волнѣ
источникомъ, а г—разсюяніе, на которое она отъ него удалилась.
Тогда на единицу поверхности волны приходится энергія, равная.
123
По этой формулѣ видно, что количество энергіи, разсчитан-
ное на единицу поверхности волны, убываетъ обратно пропор-
ціонально квадратамъ разсюяній, т. е. если разстояніе увели-
чится въ 2 раза, то количество энергіи убудетъ въ 4 раза.
Такимъ образомъ, мы пришли къ выводу, что лучистая
энергія, разсчитанная на единицу поверхности волны, убываетъ
по тому же закону, какъ и сила звука, о которой говорилось
въ § 95.
Въ предыдущемъ изложеніи мы слегка ознакомились ѵь
тремя видами лучистой энергіи.
Въ природѣ, кромѣ нихъ существуютъ еще многіе, частью
открытые, частью еще до сихъ поръ неизвѣстные.
Теперь мы перейдемъ къ изученію четвертаго вида лучи-
стой энергіи, къ электромагнитнымъ волнамъ, при помощи кото-
рыхъ, уже въ теченіе 15 лѣтъ осуществляется безпроводная,
передача сигналовъ на весьма большія разстоянія.
§ 104. Электромагнитныя волны. Электромагнитныя волны
представляютъ собою такое же колебательное состояніе эфира,
какъ волны свѣтовыя тепловыя и химическія, но
1) обладаютъ значительными длинами, заключающимися
между 4 мм. и нѣсколькими километрами и
2) проявляются тѣмъ, что въ проводникахъ, встрѣчающихся
на ихъ пути, возбуждаютъ индуктированныя эл. дв. силы.
Впервые электромагнитныя волны были открыты въ 1886 году
нѣмецкимъ ученымъ Генрихомъ Герцемъ, которому удалось
воспроизвести ихъ, изслѣдовать свойства и доказать, что природа
электромагнитныхъ волнъ тождественна съ природой волнъ свѣ-
товыхъ.
Изслѣдуя свойства электромагнитной волны, Герцъ обнару-
жилъ, что колебательное состояніе эфира есть не иное что, какъ
перемѣнное превращеніе полей электрическаго въ магнитное и
обратно. Отсюда становится понятнымъ и то обстоятельство, что
электромагнитныя волны возбуждаютъ въ проводникахъ, попа-
дающихся на ихъ пути, индуктированныя эл. дв. силы.
Свѣтовыя, тепловыя и химическія волны вѣроятно тоже
вызываютъ въ проводникахъ явленіе индукціи, но надо думать,
что токи, возникающіе подъ ихъ воздѣйствіемъ, обладаютъ такой
колоссальной частотой, что не могутъ быть обнаружены доступ-
ными человѣку средствами. Зато ихъ присутствіе замѣчается
иными способами, напримѣръ, путемъ зрѣнія или осязанія для
которыхъ, въ свою очередь, неощутимы болѣе длинныя электро-
магнитныя волны.
124
§ 105. Поглощеніе и отраженіе электромагнитныхъ волнъ.
Въ § 100 мы говорили, что нѣкоторыя тѣла (прозрачныя)
пропусають черезъ себя свѣтъ совершенно свободно, а другія
(непрозрачныя)—отражаютъ и поглощаютъ,?, е. задерживаютьего.
Нѣчто совершенно подобное наблюдается и для электрома-
гнитныхъ вол іъ. Опытъ показываетъ что электромагнитныя волны
чрезвычайно легко проникаютъ скозь любую толщу всѣхъ диэ-
лектриковъ, но почти совершенно задерживаются даже очень
тонкими слоями проводящихъ тѣлъ.
При встрѣчѣ съ проводящей поверхностью, волна частью
отражается, частью же входитъ въ нее (поглощается), гдѣ ея
энергія преобразовавшись въ энергію электрическаго тока,
превращается въ тепло Джоуля.
Законъ, руководящій отраженіемъ электромагнитныхъ волнъ,
въ точности соотвѣтствуетъ подобному закону для волнъ зву-
ковыхъ и свѣтовыхъ, т. е. у юлъ паденія электромагтітнто луча
равенъ углу еіо отраженія.
§ 106. Диффракція. Въ предыдущемъ изложеніи мы всегда
предполагали, что лучистая энергія распространяется прямоли-
нейно Такое предположеніе совершенно справедливо для того
случая, когда эфирныя волны не встрѣчаютъ на своемъ пути
никакихъ преградъ; въ случаѣ же, если препятствія существуютъ,
волны уклоняются отъ прямолинейности распространенія и оги-
баютъ мѣшающія имъ тѣла.
Это явленіе носитъ названіе диффракціи и проявляется въ
•гой б 'льшей мѣрѣ, чѣмъ больше длина волны эфирныхъ ко-
лебаній.
Поэтому она почти неощутима для короткихъ волнъ (свѣто-
выхъ, тепловыхъ и химическихъ) и весьма рѣзко выражается для
длинныхъ (электромагнитныхъ).
Въ силу того, что диффракція проявляется для свѣтовыхъ
волнъ въ очень незначительной степени ихъ нельзя примѣнять
для цѣлей дальней сигнализаціи.
Дѣйствительно, свѣтовой сигнальный аппаратъ можетъ быть
видимъ только до того предѣла, пока удаляющійся наблюдатель
не скроется за выпуклостью земли.
Электромагнитныя же волны легко огибаютъ сферическую
поверхность з-'мли и потому м тутъ быть обнаружены въ тѣхъ
мѣстахъ, которыя не доступны для свѣтовыхъ волнъ.
Благодаря такимъ свойствамъ электоомагнитныхъ волнъ,
мысль объ ихъ примѣненіи для цѣл-й дальней сигнализаціи воз-
никла сразу послѣ открытія Герца
Вопросъ заключался только въ томъ, чтобы создать доста-
точно мощные источники электромагнитныхъ волнъ и чувстви-
тельные пріемники (волноуказатели).
125 —
Честь рѣшенія этой задачи принадлежитъ покойному препо-
давателю Миннаго Офицерскаго Класса А. С. Попову и итальянцу
Маркони, которые одновременно, не зная о работахъ одинъ дру-
гого, построили въ 1895 голу приборы, послужившіе прообра-
зами современной станціи безпроводнаго телеграфа.
ГЛАВА X.
Колебательный разрядъ въ одинокой замкнутой
цѣпи.
Въ § 104 говорилось, что электромагнитная волна предста-
вляетъ собою поперемѣнное превращеніе полей электрическаго въ
магнитное и обраіно. Изъ этого положенія слѣдуемъ, что источ-
никами электромагнитныхъ волнъ окажутся такія системы,
кото, ня способны возбуждать въ окружающемъ пространствѣ
измѣняющееся электромагнитное поле.
Обыкновенно подобными системами являются цѣпи электри-
ческихъ колебаній, съ устройствомъ и свойствами которыхъ мы
подробно ознакомимся въ послѣдующемъ наложеніи.
§ 107. Колебательная цѣпь. Пусть имѣется конденсаторъ С,
соединенный съ кат\шк"й самоиндукціи Ь и источникомъ
постояннаго тока (напримѣръ, батареей аккумуляторовъ) при
помощи переключателя к такъ, какъ это изображено на чер-
тежѣ 144.
При замыканіи ключа внизъ источникъ зарядитъ конден-
саторъ и напряженіе на его обладкахъ сдѣлается равнымъ эл.
дв. силѣ батареи.
При замыканіи же ключа наверхъ—источникъ окажется
отдѣленнымъ отъ конденсатора, который, въ своя очередь, будетъ
замкнутъ на цѣпь, обладающую коэффиціентомъ самоиндукціи
П и нѣкоторымъ сопротивленіемъ В
Подъ дѣйствіемъ напряженія на обладкахъ конденсатора въ
цѣпи появится токъ, направленіе котораго совпадетъ со стрѣл-
кой, указанной на чертежѣ 144.
Однако токъ будетъ направленъ по стрѣлкѣ только въ началѣ
явленія. Если сопротивленіе цѣпи не слишкомъ велико, то черезъ
нѣкоторый промежутокъ времени онъ пойдетъ въ обратную
сторону и затѣмъ періодически будетъ мѣнять свое направленіе.
Такой т >къ графически представленъ на фотографіи 145,
на которой по горизонтальной оси отложено вэемя, а по верти-
кальной величины, пропорціональныя силѣ тока въ различные
моменты.
126 —
Полученный перемѣнный токъ по своей формѣ существенно
отличается отъ обыкновеннаго перемѣннаго тока, примѣняемаго
въ техникѣ. Именно, амплитуды разряднаго тока уменьшаются
съ теченіемъ времени.
Такой токъ называютъ затухающимъ въ противоположность
обыкновенному перемѣнному току, обладающему неизмѣнными
амплитудами и называемаго поэтому незатухающимъ.
Извѣстно, что прохожденіе тока по проводнику всегда сопро-
вождается образованіемъ вокругъ него магнитнаго поля, густота
котораго пропорціональна силѣ тока, а направленіе находится
въ полной зависимости отъ направл- нія тока.
Отсюда слѣдуетъ, что при разрядѣ конденсатора вокругъ
проводниковъ, образующихъ его цѣпь, будетъ существовать пере-
мѣнное и затухающее магнитное поле.
Съ другой стороны, напряженіе па обладкахъ конденсатора
претерпѣваетъ измѣненія, подобныя измѣненію тока; вслѣдствіе
этого между обладками конденсатора установится перемѣнное
и затухающее электрическое поле.
Вея совокупность явленій, происходящихъ въ цѣпи конденса-
тора при разрядѣ т. е измѣняющійся токъ и измѣняющіяся
магнитное и электрическое поля—обыкновенно объединяется
подъ однимъ общимъ названіемъ: электромагнитное колебаніе
Колебанія, происходящія въ конденсаторной цѣни такъ,
какъ описано выше, т. е. безъ воздѣйствія какихъ либо посто-
роннихъ цѣпей, носятъ названіе свободныхъ или естественныхъ.
§ 108. Въ предыдущемъ параграфѣ было описано возбу-
жденіе свободныхъ колебаній конденсаторной цѣпи при помощи
заряда конденсатора, т. е. при помощи сообщенія ему нѣкотораго
количества электрической энергіи въ видѣ электрическаго поля.
Можно также возбудить колебанія, сообщивъ цѣни перво-
начальный запасъ энергіи въ видѣ магнитнаго поля.
Для этой цѣли къ концамъ катушки Ь (черт. 146) присое-
диняютъ источникъ постояннаго тока и вводятъ послѣдовательно
съ нимъ какой нибудь прерыватель, напримѣръ, обыкновенный
ключъ Морзе.
При замыканіи ключа въ цѣпи ЕКЬ пройдетъ токъ, который
образуетъ вокругъ витковъ катушки Ь магнитное поле.
При размыканіи ключа исчезающее магнитное поле поро-
дитъ эл. дв. силу самоиндукціи, которая зарядитъ конденсаторъ
С. Онъ же, въ свою очередь, колебательно разрядится и вьцѣпи
СЬ будетъ существовать токъ, совершенно сходный по своей
формѣ съ изображеннымъ на фотографіи 145.
§ 109. Частота и періодъ электромагнитныхъ колебаній.
Подъ періодомъ электромагнитнаго колебанія разумѣютъ проме-
жутокъ времени, въ теченіе котораго сила тока или напряженіе
127
на обкладкахъ конденсатора ила, наконецъ, одно изъ полей пре-
терпитъ полное измѣненіе, т. е. отъ нуля возрастать до наиболь-
шаго значенія, уменьшится, перейдетъ чертъ нуль, снова увели-
чится, но въ противоположномъ направленіи и опять достигнетъ
нуля.
Изслѣдованія показываютъ, что періодъ колебанія остается
постояннымъ въ теченіе всего колебательнаго процесса, причемъ
величина его связана съ величинами емкости и самоиндукціи
цѣпи слѣдующимъ соотношеніемъ, носящимъ названіе формулы
Томсона:
Т = 2к]/ьС...............(31).
По этой формулѣ періодъ (Т) будетъ полученъ въ секун-
дахъ, если емк 'Сть (С) выразить въ фарадахъ, а коэффиціентъ
самоиндукціи (Ь) въ генри *).
Частотой эзектромагнитнаго колебанія, такъ же какъ и въ
перемѣнномъ токѣ, называютъ величину, обратную періоду, т. е.
частота есть число періодовъ въ одну секунду времени
Въ большинствѣ случаевъ практики колебательныя цѣпи
обладаютъ емкостью и самоиндукціей такой величины, что періодъ
свободныхъ колебаній выражается въ среднемъ стотысячными и
даже милліонными долями секунды.
Въ радіотелеграфномъ дѣлѣ примѣняются колебанія съ
періодами, заключающимися въ предѣлахъ отъ 2.10—7 до 5.10—6
секунды, т. е. съ частотами, колеблющимися между 5.10е и 2.10'
полныхъ колебаній въ секунду.
§ 110. Затуханіе электромагнитныхъ колебаній. Въ § 107
было указано, что въ теченіе разряда конденсатора амплитуды,
тока и напряженія не остаются постоянными, а постепенно
.уменьшаются, приближаясь вь предѣлѣ къ нулю.
Для уясненія этого явленія, носящаго названіе затуханія,
разсмотримъ, какія измѣненія претерпѣваетъ при разрядѣ кон-
денсатора энергія, скопленная имъ въ видѣ первоначальнаго
заряда.
До замыканія цѣпи СЬВ (черт. 141) энергія сосредоточива-
лась въ діэлектрикѣ конденсатора въ видѣ электрическаго поля.
Послѣ же замыканія этой цѣпи, напряженіе на обкладкахъ кон-
денсатора создаетъ токъ: другими словами электрическое поле
рождаеть магнитное и энергія изъ одного вида превращается въ
другой.
“) Здѣсь слѣдѵетъ замѣтить, что для измѣренія емкости, кромѣ
фарады примѣняется еще н другая единица—сантиметръ емкости, при-
чемъ I Р=».І011 сантим. Для измѣренія коэф. самоиндукціи тоже примѣ-
няется 2 единицы: генри и сантиметръ самоиндукціи; 1Н — 1№ сантим.
128 —
Напряженіе падаетъ, а токъ увеличивается. Это длится до
того момента, пока въ конденсаторѣ не исчезнутъ п. слѣднія
линіи электрическаго поля. Тогда вея энергія окажется сосредо-
точенной въ цѣпи въ видѣ поля магнитнаго и токъ достигнетъ
наибольшей величины.
Затѣмъ онъ начнетъ слабѣть. Исчезающее магнитчое поле
вызоветъ попутную току эл. дв. силу самоиндукціи, которая
затратится на Зірядку конденсатора въ направленіи, противопо-
ложномъ первоначальному. Теперь магнитное поле будетъ умень-
шаться, но за то появится электрическое, которое будетъ усили-
ваться по мѣрѣ ослабленія магнитнаго.
Наконецъ токъ и вмѣстѣ съ нимъ магнитное поле совер-
шенно исчезнутъ. Тогда энергія снова окажется сосредоточенной
въ конденсаторѣ и напряженіе на его обкладкахъ достигнетъ
наибольшаго значенія. Въ дальнѣйшемъ явленіе будетъ, очевидно,
повторяться.
Изъ сказаннаго слѣдуетъ, что въ колебальной цѣпи энергія
все время превращается изъ электрическаго вида въ магнитный
и обратно, причемъ сила тока отстаетъ отъ напряженія на '/'
періода (когда напряженіе наибольшее—токъ равенъ нулю).
Такія превращенія энергіи всегда сопровождаются необратимой
потерей энергіи на выдѣленіе тепла Джоуля.
Очевидно, что вслѣдствіе потери, количество энергіи въ цѣпи
будетъ уменьшаться съ теченіемъ времени, въ силу чего и
амплитуды измѣненія полей, а также амплитуды силы тока и
напряженія, достигая большихъ значеній въ началѣ разряда
дѣлаются совершенно незамѣтными кг его концу
Мѣриломъ затуханія электромагнитныхъ колебаній является
отношеніе двухъ любыхъ амплитудъ силы тока или напряженія,
разнящихся другъ отъ друга на одинъ періодъ.
Это отношеніе называется знакомымъ уже намъ терминомъ
декремента колебанія.
Пусть чертежъ 147 изображаетъ собой графически разность
напряженій на обкладкахъ конденсатора и силу тока въ какой
либо колебательной цѣпи, причемъ буквами Ѵі, Ѵг и т. д. и іі, іг
и т. д. обозначены амплитуды напряженія и силы тока въ раз-
личные моменты времени.
Тогда декрементъ колебанія выразится однимъ изъ слѣдую-
щихъ отношеній:
Изъ разсмотрѣнія этихъ отношеній слѣдуетъ, что
12 13 14
— = — — — и т. д., а также
14 15 16
Ѵз Ѵз Ѵі
Ѵ<-“Ѵ6“ѴоИ Т- Д-
— 129 —
1) декрементъ есть число отвлеченное (одно именованное
число дѣлится на другое именованное) и
2) декрементъ не можетъ быть меньше единицы, т. к. при
его вычисленіи числителемъ берется предыдущая (большая)
амплитуда, а знаменателемъ послѣдующая—меньшая.
Величина декремента зависитъ отъ трехъ причинъ:
1) отъ омическаго сопротивленія цѣпи,
2) отъ самоиндукціи и
3) отъ емкости.
Эта зависимость можетъ быть выражена такъ: декрементъ
бываетъ тѣмъ боліше, чѣмъ больше сопротивленіе и емкость и
чѣмъ меньше самоиндукція.
Зависимость декремента отъ сопротивленія понятна сама
собой: чѣмь больше въ цѣпи потерь, тѣмъ больше декрементъ.
Зависимость отъ I, и С требуетъ поясненій.
Самоиндукція цѣпи играетъ, какъ извѣстпо, роль электри-
ческой инерціи: она задерживаетъ нарастаніе тока, но вмѣстѣ съ
тѣмъ, стремит'я и поддержать его при ослабленіи.
Отсюда станетъ понятнымъ, что уменьшеніе амплитудъ съ
теченіемъ времени будетъ всегда задерживаться самоиндукціей,
вслѣдствіе чего увеличеніе коэффиціента самоиндукціи влечетъ
за собой уменьшеніе декремента.
Емкость дѣйствуетъ обратнымъ образомъ: при ея увеличеніи
декрементъ увеличивается.
Это происходитъ потому, что отъ емкости С зависитъ вели-
чина періода (Т = 2-]/1,0), съ которой декрементъ тоже связанъ
непрерывно.
Если, напримѣръ, періодъ равенъ А секундъ, то въ теченіе
этого времени истратится нѣкоторое количество энергіи, напри-
мѣръ е, и амплитуда силы тока за время одного періода умень-
шится въ нѣсколько, напримѣръ, въ т разъ. Тогда декрементъ
будетъ равенъ какъ разъ т.
Теперь предположимъ, періодъ равенъ 2А секундъ.
Въ теченіе вдвое большаго промежутка времени количество
потерянной энергіи будетъ больше, чѣмъ въ предыдущемъ случаѣ,
и амплитуда силы тока за время одного періода уменьшится не
въ т, а въ п разъ, причемъ п будетъ больше т.
Слѣдоватеаьно и декрементъ во второмъ случаѣ, при увели-
ченному періодѣ будетъ больше, чѣмъ въ первомъ.
Теперь можетъ появиться такой вопросъ: почему же самоин-
дукція, входящая въ формулу Т мсона на равныхъ нравахъ
съ емкосіыо, не увеличиваетъ, а, наоборотъ, уменьшаетъ декре-
ментъ.
Отвѣтъ на это заключается въ слѣдующемъ: увеличеніе
самоиндукціи цѣпи вліяетъ на декрементъ двоякимъ образомъ:
130
во первыхъ—она дѣйствуетъ непосредственно, т. е. уменьшаетъ
декрементъ, т. к. съ увеличеніемъ самоиндукціи повышается
электрическая инерція цѣпи; во вторыхъ—она дѣйствуетъ
косвенно, черезъ періодъ, причемъ декрементъ увеличивается.
Въ концѣ концовъ, непосредственное дѣйствіе оказывается
преобладающимъ и въ общемъ при увеличеніи самоиндукціи
декрементъ уменьшается.
§ 111. Условія возникновенія колебательнаго разряда. Въ
§ 107 было указано, что разрядный токъ имѣетъ колебательный
характеръ въ томъ случаѣ, если сопротивленіе цѣпи не очень
велико.
Такое ограниченіе возможности возникновенія колебатель-
наго разряда легко уясняется путемъ разсмотрѣнія потерь
энергіи.
Очевидно, что разрядъ конденсатора будетъ колебательнымъ
только въ томъ случаѣ, если энергія, скопленная конденсато-
торомъ въ началѣ явленія, не истратится вся на вредныя потери
къ тому моменту, когда токъ, переходя черезъ нуль, долженъ
мѣнять свое направленіе.
Если же къ этому моменту весь запасъ энергіи уже будетъ
истраченъ, то токъ исчезнетъ совершенно и разрядъ прекра-
тится.
Подобный, не колебательный разрядъ носитъ названіе
аперіодическою. Изслѣдованія показываютъ, что колебательный
разрядъ возможенъ только до тѣхъ поръ, пока сопротивленіе
цѣпи не сдѣлается больше удвоеннаго корня квадратнаго изъ
самоиндукціи, дѣленной на емкость, т, е.
при К < 2 |/-^г разрядъ колебательный, а
при К > 2 і/разрядъ аперіодическій.
V С
При аперіодическомъ разрядѣ декрементъ колебанія счи-
тается равнымъ безконечности.
§ 112. Продолжительность колебательнаго разряда. Теоре-
тически продолжительность колебательнаго разряда безконечно
велика. Амплитуды тока постепенно уменьшаются изъ за зату-
ханія, но какъ бы онѣ малы ни были—все же онѣ существуютъ.
Практически, однако, разрядъ можно считать прекратившимся
тогда, когда амплитуды тока уменьшатся до такой величины,
что ихъ существованіе не будетъ обнаруживаться обыкновенными
техническими приборами.
131
Условились считать, что разрядъ оконченъ, когда амплитуда
силы тока или разности напряженій уменьшится до 0,01 своей
первоначальной величины.
Очевидно, что при этомъ условіи продолжительность разряда
будетъ зависѣть отъ затуханія, т, е. отъ величины декремента
Въ радіотелеграфной практикѣ примѣняются цѣни, обла-
дающія декрементами приблизительно отъ 1,01 до 2,7.
При такихъ декрементахъ въ цѣпи успѣваетъ совершиться
отъ 4,5 до 460 полныхъ колебаній, пока амплитуда не умень-
шится до 0,01 своей первоначальной величины.
Если считать, что періодъ колеблется въ предѣлахъ отъ
2.10—7 до 5.10—6 секунды *), то продолжительность разряда
выразится слѣдующими цифрами:
При самомъ маломъ періодѣ (2.10—’ с₽к.) продолжительность
разряда колеблется отъ 9.10—7 сек. до 9,2.10—5 сек.; при самомъ
же большомъ періодѣ—предѣлы заключаются между 22,5.10—5 и
-23.10—3 секунды.
§ 113. Періодически повторяющійся разрядъ. До сихъ поръ
мы занимались изученіемъ одиночнаго разряда; въ практикѣ же
обыкновенно является надобность въ цѣломъ рядѣ разрядовъ,
непрерывно слѣдующихъ другъ за другомъ. Такой рядъ разря-
довъ или, какъ говорятъ, періодически повторяющійся разрядъ,
можетъ быть полученъ при помощи схемъ, изображенныхъ
на чертежахъ 144 и 146, только съ этой цѣлью въ нихъ слѣ-
дуетъ замѣнить ключи к какимъ либо автоматическимъ преры-
вателемъ.
Изложенный способъ полученія періодически повторяюща-
гося разряда весьма простъ, а потому и удобенъ, но страдаетъ
однимъ существеннымъ недостаткамъ. Именно—при его помощи
нельзя осуществить мощныхъ колебаній. Для полученія мощныхъ
колебаній въ схемѣ 1 (черт. 144) необходимо создаваіь сильное
электрическое поле между обкладками конденсатора, для чего
его надо заряжать до очень высокаго напряженія, а въ схемѣ II
(черт. 146) надо запасти сильное магнитное поле, для чего надо
по катушкѣ Ь пропускать весьма сильный токъ.
Какъ подъемъ напряженія, такъ и увеличеніе силы рабочаго
тока совершенно невозможны при употребленіи прерывателей.
Въ ихъ контактахъ начинаетъ возникать при этомъ такое сильное
искрообразованіе, что они обгораютъ и даже спаиваются.
Поэтому въ цѣляхъ полу тенія мощныхъ к лебаній, пользу-
ются искровымъ способомъ возбужденія, сущность котораго
заключается въ слѣдующемъ.
Въ колебательную цѣпь ЬСЬ’ (черт. 148) вводится послѣдо-
вательно искровой промежутокъ, электроды котораго а и Ь при-
) См. страницу 127.
9*
132
соединены къ зажимамъ какого либо источника высокаго напря-
женія, напримѣръ, электрофорной машины или вторичной обмотки
трансформатора.
Когда источникъ будетъ приведенъ въ дѣйствіе, конденса-
торъ начнетъ заряжаться и на его обкладкахъ возникнетъ нѣко-
торая разность напряженій. Совершенно такая же разность
напряженій установится и на электродахъ а Ь, которые метал-
лически соединены съ обкладками.
По мѣрѣ зарядки, это напряженіе будетъ расти до тѣхъ
норъ, пока воздушный слой, раздѣляющій эл- ктроды разрядника,
не потеряетъ свои изолирующія свойства.
Тогда въ немъ возникнетъ искра, которая замкнетъ цѣпь
и дастъ возможность конденсатору начать разряжать я.
Такъ какъ продолжительность разряда бывает >, обыкно-
венно, очень не велика, то источникъ во время разряда не успѣ-
ваетъ замѣтно зарядить конденсатора, а потому7 къ коні у разряда,
напряженіе на отладкахъ конденсатора падаетъ настолько, что
искра прекращается и вся система приходитъ въ первоначальное
состояніе.
Послѣ этого источникъ снова заряжаетъ конденсаторъ, опять
возникаетъ искра и т. д. Общая картина періодически повторяю-
щагося разряда представлена на фотографіи 149.
Такимъ образомъ, искровой промежутокъ играетъ здѣсь роль
автоматическаго замыкателя колебательной цѣпи, но, кромѣ
того, ему присуща роль регулятора мощности разрядовъ, о чемъ
будетъ подробно сказано ниже.
§ 114. Мощность въ цѣпи періодическаго разряда. Если
емкость конденсатора, включенная въ цѣпь разряда, равна С
фарадамъ, а напряженіе, до котораго онъ заряжается, V воль-
тамъ, то количество энергіи, запасаемой конденсаторомъ при
каждомъ зарядѣ, оказывается равнымъ
СѴ2
~2 джоулей.................(32)
Этотъ запасъ энергіи обыкновенно полностью тратится во
время разряда. Поэтому работа, производимая въ цѣпи при раз-
рядѣ, выразится точно такою же формулой.
Для опредѣленія мощности, слѣдуетъ вспомнить, что мощ-
ность есть работа, произведенная въ 1 секунду времени.
Тогда, если число разрядовъ въ секунду обозначитъ черезъ ѵ,
мощность въ цѣпи выразится слѣдующей формулой:
СѴ2
Р = ѵ уаттъ.......................(83).
Изъ форму’лы (33) видно, что мощность въ колебальной
цѣпи зависитъ отъ емкости ^числа разрядовъ и квадрата напря-
женія, до котораго заряженъ конденсаторъ.
133
Если, какъ это обыкновенно бываетъ па практикѣ, емкость
конденсатора неизмѣнна, то, не мѣняя числа разрядовъ, мощ-
ность можно измѣнить только нанряженіемь.
Эго производится соотвѣтствующей установкой искрового
промежутка, длина котораго неразрывно связана съ напряженіемъ,
необходимымъ для пробитія, а слѣдовательно и съ тѣмъ напря-
женіемъ, до котораго заряжается конд> н -аторъ.
Ниже, въ таблицѣ приведены величины напряженій, необхо-
димыхъ для пробитія воздушныхъ промежутковъ различной длины.
Эти напряженія носятъ названіе діэмжтрнческой крѣпости.
промежутка.
Длина ис- крового промежутка въ мм. Діэлѳктри- ческая крѣ- пость въ вольтахъ. Длина ис- крового промежутка въ мм. Діэлѳктри- чѳская крѣ- пость въ вольтахъ.
о,1 900 3 11500
0,2 1500 4 14300
0,4 2500 5 16900
0,6 3300 6 19700
0,8 4100 8 23*00
1,0 4700 10 26200
2,0 8500 15 30000
Слѣдуетъ замѣтить, что если къ электродамъ разрядника
подведено перемѣнное напряженіе, то подъ діэлектрической крѣ-
постью надо разумѣть не дѣйствующіе вольты, необходимые для
пробитія, а амплитуду напряженія.
§ 115. Дѣйствующая сила тока въ цѣпи разряда. Въ раз-
смотрѣнномъ выше случаѣ вся мощность расходуется исключи-
тельно на тепло Джоуля Принявъ это въ соображеніе, можно
написать слѣдующее равенство:
....................(34),
гдѣ В есть омическое сопротивленіе цѣпи въ омахъ, а •.!, дѣй-
ствующая сила тока, т. е. та сила тока, которая будетъ показана
тепловымъ амперметромъ, включеннымъ въ цѣпь разряда. Изъ
(34) вытекаетъ, что
ѵі/5.........................<зб>-
134
Разсмотрѣніе формулы (35) показываетъ, что дѣйствующая
сила тока бываетъ тѣмъ болі ше, чѣмъ больше напряженіе,
емкость и число разрядовъ и чѣмъ меньше сопротивленіе.
Практически, дѣйствующая сила тока въ цѣпи разряда,
регулируется, обыкновенно, либо напряженіемъ, либо числомъ
разрядовъ.
§ 116. Уаттное сопротивленіе колебательной цѣпи. До сихъ
поръ для простоты разсужаеній мы предполагали, что всѣ
потери въ цѣпи разряда сосредоточены въ омическомъ сопро-
тивленіи.
Такое предположеніе не соотвѣтствуетъ, однако, дѣйстви-
тельности. Въ самомъ дѣлѣ, помимо выдѣленія тепла Джоуля въ
цѣпи разряда происходитъ рядъ другихъ явленій, вызывающихъ
такіе же необратимыя потери, какъ и выдѣленіе Джоулева тепла.
Эти явленія могутъ быть подраздѣлены на слѣдующіе виды:
1) Потери на токѣ Фуко,
2) „ на магнитный гистерезисъ,
3) „ въ діэлектрикѣ конденсатора,
4) „ изъ за истеченій съ обкладокъ конденсатора,
5) „ въ искрѣ.
Всѣ эти потери уменьшаютъ дѣйствующую силу тока въ
цѣпи разряда и ихъ дѣйствіе сказывается въ томъ, чю сопроти-
вленіе цѣпи какъ бы увеличивается. Пусть въ искрѣ тратится
мощность ре, въ діэлектрикѣ рй, па истеченія р, , на токи
Фуко рг, на магнитный гистерезисъ р» и на выдѣленіе тепла
Джоуля р, .
Тогда полная мощность въ цѣпи разряда окажется равной
Р = Р. + Рз + Р« + Р/ + Р‘ + Р> •
Если дѣйствующая сила тока равна Л,, то каждую изъ сла-
гаемыхъ мощностей можно выразить черезъ прои<веденіе изъ
квадрата дѣйствующей силы тока на нѣкоторое число, которое
мы будемъ называть сопротивленіемъ, выражающимъ собою соот-
вѣтствующую потерю энергіи. Тогда
Р = Л,2 (г, 4- Гй 4- г, 4- г, 4- г* 4- Гу ).
Сумма величинъ, стоящихъ въ скобкахъ, носитъ названіе.
уаттнаго сопротивленія цѣпи колебательному току и обозна-
чается буквой К„.
Въ него, какъ видно изъ предыдущаго, входятъ всѣ потери,
возникающія въ цѣпи. Тогда, очевидно,
Р = Л.2
Очевидно, что формула, выражающая собою дѣйствующую
Силу тока должна быть теперь нѣсколько преобразована: именно
135
въ ней подъ величиной К слѣдуетъ разумѣть не омическое, а
уаттное сопротивленіе. Тогда
Л- = V 2КГ....................(36>-
§ 117. Мѣры, принимаемыя для уменьшенія уаттнаго сопро-
тивленія.
1) Потеря яа выдѣленіе тепла Джоуля. Мощность, затрачи-
ваемая на нагрѣваніе проводника, зависитъ, какъ извѣстно, отъ
его сопротивленія и отъ квадрата силы тока.
Поэтому, желая при той же силѣ тока уменьшить потерю
на выдѣленіе тепла, надо уменьшить до возможно малыхъ
предѣловъ омическое сопротивленіе цѣпи.
Въ случаѣ, когда токъ измѣняется съ сравнительно малой
частотой (и = 50 —1000) для этой цѣли совершенно достаточно
выбрать сѣченіе проводовъ, руководствуясь общимъ правиломъ,
что плотность тока не должна превышать 2-хъ амперъ на 1 кв.
мм., въ проводахъ сѣченіемъ больше 15 кв. мм. и 3-хъ амперъ
нъ проводахъ сѣченіемъ меньшимъ 15 мм.
Если же токъ обладаетъ очень большой частотой (порядка
1.000.000 въ секунду) какъ это и имѣетъ обыкновенно мѣсто въ
колебательныхъ цѣпяхъ, то приведенное правило дѣлается не
подходящимъ. Оказывается, что токи большой частоты распро-
страняются только по поверхности проводника, успѣвая, благо-
даря огромной быстротѣ измѣненія направленій, проникнуть въ
толщу металла только на небольшія глубины.
Чѣмъ частота измѣненія тока больше, тѣмъ это явленіе дѣ-
лается замѣтнѣе,
Поэтому, при расчетѣ проводовъ въ цѣпяхъ быстро колеба-
тельныхъ токовъ принимаютъ во вниманіе не сѣченіе, а окруж-
ность проводника и для мѣдныхъ проводниковъ пользуются слѣ-
дующей формулой.
Л—40сЛ П’
гдѣ А есть искомая окружность въ мм., Л, рабочая сила тока
въ разсчитываемой цѣпи, а п средняя частота.
Примѣръ. Пусть си та тока въ колебательной цѣпи съ часто-
той п = 1,5.106 предположена въ 18 амперъ. Какова должна, быть
окружность проводника (мѣднаго)?
А мм. = ^18 |/1,5 . юб = около 55 мм.
Такой проводникъ можетъ быть осуществленъ въ видѣ обык-
новеннаго мѣднаго проводника — либо въ видѣ пучка тонкихъ,
изолированныхъ другъ отъ друга проводниковъ, число которыхъ
должно быть подобрано такъ, чтобы сумма окружностей всѣхъ
136
проводниковъ была равна полученной величинѣ, т. е. 55 мм.
Наконецъ, что очень удобно, можно взять мѣдную ленту въ 1 ми.
толщиной и въ 26 5 мм. шириной.
Вь виду того, что внутренняя толща проводника не играетъ
для колебательныхъ токовъ никакой роли, въ телеграфной прак-
тикѣ часто примѣняются трубчатые провода, сдѣланные, напри
мѣръ, изъ латуни и покрытые снаружи электролитическимъ
слоемъ серебра.
Серебро по своей проводимости немного лучше чистой мѣди
и, кромѣ того, совершенно не подвергается окисленію, что весьма
важно для телеграфныхъ установокъ, при работѣ которыхъ въ
возіухѣ, подъ дѣйствіемъ мощнаго электрическаго поля, обра-
зуется особый газъ, озонъ, дѣйствующій на ыеіаллы, какъ силь-
ный окислитель.
Расчетъ проводниковъ, покрытыхъ слоемъ серебра можетъ
быть произведенъ съ достаточной точностью при помощи формулы,
приведенной выше.
Э) Потеря на токи Фуко и магнитный -мстерезисъ. Во время
работы колебательной цѣпи в кругъ составляющихъ ее провод-
никовъ образуется быстро перемѣнное магнитное поле. Если въ
этомъ полѣ окажутся какія нибудь металлическія тѣла, то на
основаніи общихъ законовъ ин іукціи въ нихъ появятся индукти-
рованные токи или такъ называемые токи Фуко, которые своимъ
возникновеніемъ поглотятъ часть энергіи колебательной цѣпи.
Если же въ полѣ окажутся тѣла магнитныя (желѣзныя или
стальныя), то въ нихъ, кромѣ токовъ Фуко, появится еще періо-
дическое перемагничиваніе, которое тоже поглотитъ нѣкоторое
количество энергіи изъ колебательной цѣпи.
Эта послѣдняя потеря носитъ, какъ извѣстно, названіе по-
тери на магнитный гистерезисъ.
Въ виду того, что потери на токи Фуко и на магнитный
гестерезисъ зависятъ отъ скорости измѣненія поля, то въ коле-
бательныхъ цѣпяхъ, въ которыхъ токъ обладаетъ огромной
частотой, эти потери могутъ достигать весьма большихъ зна-
ченій.
Поэтому при составленіи колебательныхъ цѣпей примѣняется
слѣдующее общее правило: колебательная цѣпь должна быть
расположена по возможности далеко отъ всѣхъ металлическихъ
и особенно отъ желѣзныхъ или стальныхъ тѣлъ.
На основаніи этого правила катушки самоиндукціи въ коле-
бательныхъ цѣпяхъ никогда не снабжаются сердечниками.
3) Потеря въ діэлектрикѣ конденсатора. Измѣненіе электри-
ческаго поля между обкладками конденсатора, включеннаго
въ колебательную цѣпь, вызываетъ нагрѣваніе діэлектрика, что
очевидно, влечетъ за собою извѣстныя траты энергіи.
137
Эти потери зависятъ отъ химическаго состава діэлектрика:
онѣ совершенно не проявляются въ воздухѣ и весьма малы въ
парафинѣ, маслахъ и въ спеціальныхъ сортахъ стекла. Наобо-
ротъ, потери значительны въ обыкновенномъ (оконномъ) стеклѣ,
миканитѣ, слюдѣ, эбонитѣ и т. п.
Происхожденіе потерь въ діэлектрикѣ сводится къ такъ
называемому діэлекрическому гистерезису, имѣющему большое
сходство съ гистерезисомъ магнитнымъ.
Дѣло въ томъ, что при существованіи электрическаго поля
въ діэлектрикѣ его мельчайшія составныя частицы стремятся
стать вдоль направленія линій электрическихъ силъ. Если поле
мѣняетъ свое направленіе, то и час ицы будутъ принуждены
періодич ски поворачиваться. Вт> результатѣ, въ силу между-
частичнаго тренія, на повороты должна затрачиваться нѣкоторая
работа, которая и проявляется въ формѣ тепла.
Очевидно, что различнымъ діэлектрикамъ, подобно различ-
нымъ магнитнымъ веществамъ, свойственно и различное по вели-
чинѣ междучастичное треніе. Отсюда ясно, что діэлектрическій
гистерезисъ проявляется не въ одинаковой мѣрѣ въ различныхъ
тѣлахъ.
Потери на діэлектрическій гистерезисъ могутъ быть до-
вольно значительны, а потому въ конденсаторахъ всегда стара-
ются примѣнять въ видѣ діэлектрика особое стекло, парафи-
нированную бумагу, воздухъ и т. д., но не миканитъ или эбонитъ.
Станіолевыя обкладки наклеиваются на лейденскія банки
тоже такимъ клеемъ, въ которомъ, потеря на гистерезисъ мала.
Хорошо наклеивать яичнымъ бѣлкомъ или парафиномъ.
Пользоваться же гумми-арабикомъ не слѣдуетъ.
Не лишнимъ буд тъ упомянуть, что величина потерь въ
діэлектрикахъ увеличивается съ повышеніемъ напряженія. По-
этому въ конденсаторахъ, заряжаемыхъ до значительныхъ на-
пряженій, слѣдуетъ обратить серьезное вниманіе на потери
указаннаго вида; въ конденсаторахъ же. работающихъ при очень
малыхъ напряженіяхъ, потеря на ді-лектрическій гистерезисъ
почти въ расчетъ не принимается. Доказательствомъ этого слу-
житъ примѣненіе на пріемникахъ радіостанцій Русска'О общества
безпроволочныхъ телеграфовь и телефон къ конденсаторовъ съ
эбонитовыми листками въ видѣ діэлектрика.
4) Потери на истеченія съ обкладокъ конденсаторовъ. Очень
часто на краяхъ обкладокъ работающаго конденсатора появля-
ются свѣтлые лиловагые языки.
Происхожденіе языковъ объясняется непосредственнымъ
истеченіемъ электричества въ окружающее конденсаторъ про-
странство.
138
. Истеченія бываютъ тѣмъ больше, чѣмъ значительнѣе напря -
женіе: при малыхъ напряженіяхъ оно совершенно незамѣтно.
Кромѣ того, при обкладкахъ съ закругленными краями оно про-
является меньше, чѣмъ при острыхъ.
Истеченія совершенно не наблюдаются, если края обкладокъ
погружены въ какой либо жидкій діэлектрикъ, напримѣръ,
масло.
Такъ какъ истеченія влекутъ за собой потерю энергіи, то
отъ нихъ стараются по возможности избавиться, либо закругляя
края обкладокъ либо, что чаще примѣняется, заряжая конден-
саторы только до такихъ напряженій, при которыхъ истеченія
еще не возникаютъ.
5) Потеря въ искрѣ. Искра, какъ и всякій проводникъ, обла-
даетъ сопротивленіемъ, что влечетъ за собою еще новую трату
энергіи.
Сопротивленіе искры въ очень значительной мѣрѣ зависитъ
отъ силы тока въ цѣпи: оно возоостаетъ съ уменьшеніемъ силы
тока и уменьшается съ ея увеличеніемъ.
Оно зівиситъ также стъ величины емкости и самоиндукціи
цѣпи. Чѣмъ емкость больше и чѣмъ самоиндукція меньше, тѣмъ
меньше и сопротивленіе искры.
Наконецъ, при постоянной емкости и самоиндукціи, сопро-
тивленіе искры оказывается зависящимъ еще отъ:
а) разстоянія между электродами разрядника,
Ъ) формы электродовъ,
с) вещества, изъ котораго электроды сдѣланы и
<1 ) отъ свойствъ и состоянія среды, раздѣляющей электроды:
а) Если увеличивать длину искры, раздвигая для этого
электроды и притомъ поддерживать постоянной силу тока въ
цѣпи, то сопротивленіе искры увеличивается сперва медленно,
а йотомъ быстрѣе.
Если же не принимать никакихъ особыхъ мѣръ относи-
тельно силы тока и просто раздвигать электроды, заботясь лишь
о томъ, чтобы искра существовала, то измѣренія дадутъ обрат-
ные результаты: сопротивленіе будетъ уменьшаться съ увели-
ченіемъ длины исиры, причемъ измѣненіе происходитъ быстрѣе
при малыхъ длинахъ и медленнѣе при большихъ
Такіе, противоположные, на первый взглядъ, результаты
измѣреній объясняются слѣдующимъ образомъ.
Величина амплитуды напряженія, а слѣдовательно и силы
тока, зависите отъ разстоянія между электродами промежутка.
Рели бы величина амплитуды силы тока, при различныхъ
длинахъ искры, оставалась неизмѣнной, то и сопротивленіе
искры росло бы вмѣстѣ съ длиной. Но самый фактъ увеличенія
пилы тока уменьшаетъ сопротивленіе. Въ концѣ концовъ на со-
139
противленіе и’кры при удлиненіи дѣйствуютъ 2 противополож
пня причины: одна—сама длина увеличиваетъ, другая—увели-
ченіе силы тока—уменьшаетъ сопротивленіе. Оказывается, что
преобладающее значеніе имѣетъ вторая причина и сопротивленіе
въ этомъ случаѣ измѣняется такъ, какъ это показано на. чер-
тежѣ 150.
• Ь) Вліяніе формы электэоловъ на сопротивленіе искры
можетъ быть сведено къ слѣдующему.
Широкіе и плоскіе электроды способствуютъ уменьшенію
сопротив іенія искры.
Слѣдуетъ, однако, замѣтить, что форма электродовъ особо
существеннаго вліянія не оказываетъ.
с) Матеріалъ электродовъ вліяетъ на сопротивленіе искры
слѣдующимъ образомъ:
Наименьшее сопротивленіе представляютъ серебряные элек
троды, среднее—электроды изъ латуни и цинка и, наконецъ,
наибольшее— электроды изъ аллюминія, желѣза и стали.
Лри такихъ электродахъ сопротивленіе искры длиной въ
3 мм. почти въ 2 раза оольше, чѣмъ при серебряныхъ.
й) Состояніе воздуха, раздѣляющаго электроды, тоже оказы-
ваетъ вліяніе на сопротивленіе искры. Если воздухъ находится
подъ давленіемъ, большимъ атмосфернаго—сопротивленіе искры
оказывается больше, чѣмъ при атмосферномъ. Наоборотъ, при
разрѣженномъ воздухѣ сопротивленіе умснішается. Если проме.-
жутокъ нагрѣть, то сопротивленіе довольно значительно умень-
шается.
Изъ всего вышеизложеннаго вытекаетъ, что устройству
искрового разрядника въ значительной мѣрѣ вліяетъ на сопро-
тивленіе искры, а слѣдовательно и на величину потерь энергіи,
возникающихъ въ ней.
Въ настоящее время, въ силу различныхъ практическихъ
соображеній, употребляются разрядники, построенныеизъ серебра,
мѣди или цинка.
Длина промежутка между электродами колеблется обыкно-
венно отъ долей миллиметра до нѣсколькихъ сантиметровъ.
Въ большинствѣ случаевъ электродамъ придается плоская
форма. Иногда примѣняются разрядники съ вращающимися элек7
гродами, но ихъ примѣненіе связано съ особыми спеціальными
цѣлями, рѣчь о которыхъ будетъ еще впереди.
§ 118. Вліяніе искры на колебательный разрядъ. Присут-
ствіе искры въ цѣпи колебательнаго разряда не только увели-
чиваетъ общее количество потерь энергіи, но и искажаетъ общій
характеръ разряда, превращая теоретически постоянный декре
ментъ въ величину перемѣнную.
140
Именно, сопротивленіе искры, а вмѣстѣ съ нимъ и декре-
ментъ колебанія постепенно увеличиваются въ теченіе разряда,
принимая къ концу явленія чрезвычайно большія величины.
Эго объясняется зависимостью сопротивленія искры отъ
силы тока. Въ началѣ явленія, пока сила тока еще не уменьшена
затуханіемъ сопротивленіе искры сравнительно мало. По мѣрѣ
же уменьшенія тока оно растеіъ и заставляетъ токъ затухать
быстрѣе.
Сопротивленіе искры вслѣдствіе этого опять увеличивается
и токъ уменьшается еще быстрѣе. Наконецъ, при дальнѣйшемъ
возрастаніи сопротивленія искры токъ совершенно прекращается
и искра рвется.
Для поясненія сказаннаго на черт. 151 изображены 3 коле-
бательныхъ процесса.
Кривая I изображаетъ колебанія въ отсутствіи искрового
промежутка; кривая II —при введеніи въ цѣпь омическаго со-
противленія, равнаго сопротивленію промежутка въ моментъ
начала разряда; наконецъ, кривая III—показываетъ характеръ
затуханія при наличіи искрового промежутка.
Разсмотрѣніе кривыхъ показываетъ, что наличіе искры дѣй-
ствительно сильно искажаетъ колебательный процессъ.
Опи .-анное свойство искры, вообще говоря, вредно, ибо оно
прекращаетъ электромагнитныя колебанія раніше, чѣмъ онѣ
прекратились бы естественнымъ порядкомъ, но въ послѣднее
время оно нашло себѣ полезное примѣненіе для возбужденія
электромагнитныхъ колебаній способомъ толчка, которымъ поль-
зуются почти во всѣхъ современныхъ радіотелеграфныхъ уста-
новкахъ.
ГЛАВА XI.
Развернутыя колебательныя цѣпи (излучающія
провода).
§ 119. Двухсторонній симметричный вибраторъ. Конден-
саторныя цѣни, которыя мы до сихъ поръ разсматривали, прина-
длежатъ къ числу такъ называемыхъ замкнутыхъ контуровъ.
.Характерной ихъ особенностью является сосредоточіе почти
всего электрическаго поля между обкладками конденсатора, т. е.
въ толщѣ его діэлектрика, и почти всего магнитнаго поля
вокругъ витковъ катушки самоиндукціи.
Въ силу такого внутренняго расположенія полей, эфиръ
окружающаго контуръ пространства находится подъ малымъ.
141
сравнительно, воздѣйствіемъ силовыхъ линій: въ немъ возникаютъ
только незначительныя колебанія и контуръ плохо возбуждаетъ
электромагнитныя волны.
Для того, чтобы колебательная цѣпь была хорошимъ источ-
никомъ электромагнитныхъ волнъ необходимо, чтобы силовыя
линіи, создаваемыя ею, захватывали собою наивозможно большее,
пространство.
Этого легко достигнуть, преобразовавъ замкнутый контуръ
въ развернутый.
Будемъ раздвигать обкладки конденсатора С (черт. 148),
стараясь не измѣнять при этомъ емкость системы. Для этого
придется увеличивать поверхность обкладокъ по мѣрѣ увеличе-
нія разстоянія между ними.
Предѣлъ наибольшаго удаленія другъ отъ друга обкладокъ
изображенъ на чертежѣ 152.
Теперь электрическое поле, какъ это видно по чертежу,
захватываетъ собою гораздо большее пространство, чѣмъ въ пер-
вомт, случаѣ (черт. 148), вслѣтствіе что и возбужденіе электро-
магнитныхъ волнъ въ пространствѣ въ этомъ случаѣ гораздо
лучше, чѣмъ въ предыдущемъ.
Но его можно еще улучшить. Не измѣняй по прежнему
емкости и самоиндукціи системы, замѣнимъ катушки Б и ІД а
также и обкладки т и п прямолинейными проводниками.
Очевидно, что длина ихъ должна во много разъ превысить
размѣры цѣпи, указанные на черт. 152.
Въ концѣ концовъ получится совершенно развернутая си-
стема, которая называется симметричнымъ вибраторомъ или сим-
метричнымъ изучающимъ проводомъ.
Расположеніе силовыхъ линій вокругъ него показано на
черт. 153. Іізь разсмотрѣнія этого чертежа станетъ совершенно
ясно, что внутреннимъ полемъ разсматриваемый вибраторъ не.
обладаетъ, почему онъ и можетъ служить хорошимъ возбудите-
лемъ электромагнитныхъ волнъ.
§ 120. Распредѣленіе тока и напряженія въ симметричномъ
вибраторѣ До сихъ поръ, изучая цѣпи посюяннаго, перемѣннаго
и быстроколебательнаго тока, мы всегіа предполагали, что сила
тока въ любой моментъ времени одинакова во всѣхъ участкахъ
цѣпи.
Такое предположеніе основывалось на данныхъ повседнев-
наго опыта, который показываетъ, что если въ цѣпь включить
нѣсколько амперметровъ, то они всегда даютъ одно и тоже
показаніе.
Совершенно иное наблюіается въ симметричномъ вибраторѣ.
Если въ различныхъ его мѣстахъ вклющіь амперметры, то ока-
142
жется, что сила тока, наибольшая въ серединѣ, постепенно
уменьшается къ концамъ.
Чтобы выяснить, какъ распредѣлено напряженіе, можно взять
эвакуированную (Гейслерову) трубку и приближать ее къ различ-
нымъ мѣстамъ вибр-тора. Около концовъ она ярко загорится,
у середины же ея свѣченіе совершенно пропадаетъ.
Эти опыты показываютъ, что сила тока и напряженіе рас-
предѣляются по длинѣ вибратора не равномѣрно. У середины
наблюдается наибольшая сила тока и пуль напряженія, а на
концахъ-нуль силы тока и максимумъ напряженія.
Про такое распредѣленіе говорятъ, что на вибраторѣ уста-
навливается стоячая волна съ пучностью тока и узломъ напряженія
по серединѣ и съ узлачи тока и пучностью напряженія на концахъ.
Здѣсь подъ словомъ узелъ разумѣется мѣсто, гдѣ токъ или
напряженіе имѣетъ нулевое значеніе, а по іъ пучностью—то мѣсто,
гдѣ эти величины принимають наибольшее значеніе.
На черт. 151 стоячая волна тока и напряженія изображена
графически. Разсматривая этотъ чертежъ легко видѣть, что кри-
выя .1 и V по своей формѣ вполнѣ схожи съ половиной кривой
Сіі<0А,Н на черт. 143, изображающей собою электромагнитную
волну въ пространствѣ.
Поэтому, выражаясь болѣе точно, говорятъ, что на симме-
тричномъ проводѣ устанавливается стоячая полуволна.
§ 121. Періодъ и длина волны симметричнаго вибратора
Періодъ собственныхъ колебаній симметричнаго вибратора зави-
ситъ отъ его емкости и самоиндукціи и выражается формулой
Томсона
Т — гпѴ'сь.
Самоиндукція вибратора прямо пропорціональна длинѣ со-
ставляющихъ его проводниковъ; емкость пропорціональна той же
величинѣ. Поэтому, чѣмъ длиннѣе вѣтви вибратора, тѣмъ боль-
шимъ періодомъ онъ обладаетъ.
Во время колебательнаго процесса вокругъ вибратора обра-
зуется измѣняющееся электромагнитное поле, которое приводитъ
въ колебательное состояніе окружающій эфиръ и въ немъ возни-
каютъ электромагнитныя волны. Длина этихъ волнъ зависитъ
отъ того, съ какимъ періодомъ мѣняется поле вокругъ вибратора:
сели ПС; іодъ малъ—эфирныя частицы принимаютъ быстрыя коле-
бательныя движенія; если періодъ вел .къ, то, наоборотъ, мед-
ленныя.
Въ первомъ случаѣ возникаютъ короткія волны; во второмъ
длинныя. Въ общемъ между длиной волны, возбуждаемой или
излучаемой вибраторомъ, и его періодомъ колебаній существуетъ
такая зависимость:
Х = ѵТ.
143
Если въ этой формулѣ періодъ выразить въ секундахъ, а
скорость распространенія въ метрахъ, то и длина волны полу-
чится въ метрахъ.
§ 122. Односторонній (заземленный) вибраторъ. Разсмотрѣ
яіе чертежа 154 показываетъ, что двухсторонній вибраторъ, какъ
въ смыслѣ распредѣленія полей, такъ и въ смыслѣ распредѣ-
ленія силы тока и напряженія совершенно симметриченъ, при
чемъ его серединѣ соотвѣтствуетъ напряженіе, равное 0. Это
дало мысль замѣнить нижнюю часть вибратора землею, всегда
обладающей нулевымъ напряженіемъ, и тѣмъ сократить размѣры
вибратора.
Опытъ показалъ, что замѣна нижней вѣтви вибратора зем-
лею совершенно не нарушаетъ распредѣленія тока, напряженія
и полей вокругъ него. Но прежнему у свободнаго конца возни-
каетъ узелъ тока и пучность напряженія, а у земли, гдѣ раньше
была середина, узелъ напряженія и пучность тока (черт. 155).
Такой вибраторъ постоянно примѣняется въ радіотелеграфномъ
дѣлѣ и носитъ названіе односторонняго или затмленнаго.
§ 123. Періодъ и длина волны заземленнаго вибратора.
Интересно прослѣдить мѣняется ли періодъ вибратора, если пре-
вратить его изъ двухсторонняго въ односторонній при условій,
что дчина верхней вѣтви въ обоихъ случаяхъ одинакова.
Для рѣшенія этого вопроса надо обратиться къ черт. 155 а
и Ъ, на которыхъ изображены оба вибратора. По чеэтежамъ
видно, что въ случаѣ двухсторонняго вибратора электрическимъ
силовымъ линіямъ приходится описывать вдвое большіе пути,
чѣмъ въ случаѣ односторонняго вибратора.
Если разсматривать вибраторы, какъ конденсаторы, у кото-
рыхъ одной обкладкой служитъ верхняя вѣтвь, а другой нижняя
вѣтвь (симметричный вибраторъ) или земля (односторонній), то
придется придти къ заключенію, что разстояніе м<жду обклад-
ками въ первомъ случаѣ въ два раза больше, чѣмъ во второмъ;
слѣдовательно емкость симметричнаго вибратора, въ 2 раза меньше,
чѣмъ заземленнаго.
Въ смыслѣ же самоиндукціи, разсмотрѣніе черт. 155 а и Ь
приведетъ къ обратнымъ результата -.ъ: полная длина симметрич-
наго вибратора въ 2 раза больше, чѣмъ заземленнаго. Слѣдова-
тельно и самоиндукція перваго въ 2 раза больше, чѣмъ второго.
Благодаря такимъ взаимоотношеніямъ емкости и самоиндук-
ціи періодь собственныхъ колебаній обоихъ вибраторовъ, при
условіи равенства длинъ верхнихъ вѣтвей, будетъ одинаковъ.
§ 124. Затуханіе вибраторовъ. Затуханіе вибраторовъ зави-
ситъ отъ тѣхъ же причинъ, какъ и затуханіе замкнутыхъ конту-
ровъ, т. е. отъ емкости (С), самоиндукціи (Б) и уаттнаго сопро-
тивленія (В,.).
— 141 —
Подъ В,. въ замкнутыхъ контурахъ разсматривалась сумма
6. слагаемыхъ: г,, г*, г„, ту , гЛ, и г, . Въ случаѣ развернутаго
вибратора къ нимъ прилагается еще одно—именно г, — сопроти-
вленіе, происходящее изъ за потерь энергіи, идущей на возбу-
жденіе волнъ *).
Въ силу того, что излученіе замкнутыхъ контуровъ весьма
незначительно мы въ § 116 объ г, сов-ршенно не упоминали.
Теперь же, говоря о развернутыхъ вибраторахъ, сист-махъ сильно
излучающихъ, приходится говорить объ этой потерѣ.
Благодаря присутствію новаго слагаемаго, уаттное сопроти-
вленіе вибраторовъ бываетъ больше, чѣмъ уаттное сопротивленіе,
контуровъ и декрементъ первыхъ превышаетъ декрементъ вто-
рыхъ при томъ, конечно, условіи, что емкость, самоиндукція и
потери на тепло Джоуля, діэлектрически гистерезисъ и т. д.
въ обоихъ случаяхъ одинаковы.
Потеря энергіи на излученіе есть, очевидно полезная потеря:
она возбуждаетъ волны, что и требу» т<‘я.
Въ большинствѣ случаевъ практики вибраторы не содержать
искровыхъ промежутковъ и, слѣдовательно, наиглавнѣйшая вред-
ная потеря въ нихъ отсутствуетъ. Въ этомъ сл.хчаѣ потеря на.
излученіе обыкновенно настолько сильно превышаетъ сумму
остальныхъ вредныхъ потерь, что ими пренебрегаютъ, и гово-
рятъ, что уатіное сопротив іеніе вибратора состоитъ только изъ
одно» о сопротивленія излученія.
§ 125. Мощность и дѣйствующая сила тока въ вибраторахъ
Мощность въ вибраторѣ зависитъ отъ тѣхъ же причинъ, какъ и
мощность въ замкнутомъ контурѣ, т. е.
Р=-^-ѵ.
Въ § 123 уже говорилось, что емкость заземленнаго вибра-
тора вдвое больше, чѣмъ симметричнаго. Поэтому при одинако-
вомъ напряженіи и числѣ разрядовъ заземленный вибраторъ
развиваетъ большую мощность, чѣмъ симметричный.
Это обстоятельство и представляетъ собою одну изъ глав-
ныхъ причинъ, въ силу которыхъ въ техникѣ радіотелеграфа,
симметричные вибраторы примѣняются гораздо рѣже заземлен-
ныхъ.
Дѣйствующая сила тока въ вибраторахъ, въ силу неравно-
мѣрнаго распредѣленія, въ разныхъ мѣстахъ различна. Въ пуч-
ности она выражается такой же формулой, какъ и въ замкну-
томъ контурѣ. Именно,
') Это сопротивленіе называютъ кратко: сопротивленіе излученія
145
гдѣ подъ V разумѣется начальное напряженіе въ сѣти, а подъ
С» и И, соотвѣтственно — емкость, число разрядовъ и уаттное
сопротивленіе.
Очевидно, мощность можно выразить также и въ видѣ про-
изведенія квадрата Дѣйствующей силы тока въ пучности на
уаттное сопротивленіе, т. е. *
Р = Л„2К„.
§ 126. Измѣненіе періода и длины волны вибратора. Для
измѣненія періода и длины волны вибратора приходится измѣ-
нять его емкость или самоиндукцію.
Это можно сдѣлать или измѣненіемъ длины, или включе-
ніемъ въ вибраторъ добавочной катушки или конденсатора.
Первый способъ не всегда можетъ быть примѣненъ; въ боль-
шинствѣ случаевъ бываетъ весьма неудобно измѣнять длину
вибратора. Поэтому, обыкновенно, прибѣгаютъ ко второму способу.
Для увеличенія длины волны въ пучность тока послѣдова-
тельно включаютъ самоиндукцію, а для уменьшенія емкость.
Этотъ способъ весьма удобенъ, хотя и обладаетъ существен-
нымъ недостаткомъ: введеніе сосредоточенной емкости и самоин-
дукціи дѣлаетъ часть поля внутреннимъ, въ силу чего излу-
чающая способность вибратора понижается.
Когда вибраторъ не содержитъ въ себѣ ни сосредоточенной
емкости, ни сосредоточенной самоиндукціи, то говорятъ, что
періодъ его колебаній есть естественный періодъ и волны излу-
чаемыя имъ суть волны естественной длины.
Въ случаѣ же включенія сосредоточенной емкости или само-
индукціи говорятъ, что вибраторъ излучаетъ либо удлиненныя
либо укороченныя волны.
§ 127. Волновой коэффиціентъ. Отношеніе естественной
длины волны вибратора, къ его полной геометрической длинѣ
называется волновымъ коэффиціентомъ, который обозначается
буквой и:
Изслѣдованія показываютъ, что для симметричныхъ вибрато-
ровъ и равна 2, а для заземленныхъ—4.
Справедливость этихъ цифръ сдѣлается довольно очевидной,
если вспомнить, что на симметричномъ вибраторѣ устанавли-
вается стоячая полуволна, а на заземленномъ—четверть волны
(черт. 154 и 155).
Волновой коэффиціентъ равенъ 2 или 4 только въ томъ слу-
чаѣ, когда вибраторъ состоитъ изъ одиночнаго, неизогнутаго
проводника.
іо
146
Если же онъ представляетъ собой цѣлую систему провод-
никовъ, то волновой коэффиціентъ дѣлается отличнымъ отъ при-
веденныхъ цифръ.
Волновые коэффиціенты, свойственные вибраторамъ раз-
личной формы, будутъ приведены въ главѣ о радіотелеграфныхъ
сѣтяхъ.
ГЛАВА ХП.
Колебанія связанныхъ системъ.
§ 128. Двѣ колебательныя системы называются связанными,
ели колебанія въ одной изъ нихъ возбуждаютъ колебанія въ
другой.
Та система, которая является источникомъ энергіи, носить
названіе первичной или возбуждающей; другая же называется
вторичной или воспринимающей.
Системы могутъ быть связаны двояко:
1) индуктивно и
2) непосредственно.
Въ первомъ случаѣ связанныя системы подобны цѣпямъ
трансформатора, а во второмъ-цѣпямъ автотрансформатора.
По существу между индуктивной и непосредственной связью
особыхъ различій нѣтъ. т. к. автотрансформаторъ можно раз-
сматривать какъ простой трансформаторъ, у котораго обмотки
сближены до полнаго совпаденія.
Поэтому въ послѣдующемъ изложеніи мы не будемъ раз-
дѣлять эти виды связи, разсматривая лишь явленія при индук-
тивной.
§ 129. Связь колебательной системы съ аперіодической.
Пусть имѣется колебательная система (черт. 156), состоящая
изъ конденсатора С, катушки Ь и искрового промежутка Е, къ
электродамъ котораго присоединена вторичная обмотка транс-
форматора или индуктора.
Съ этой цѣпью индуктивно связана другая, состоящая изъ
самоиндукціи Ь2 и сопротивленія В2. Эта (вторичная) цѣпь
емкостью не обладаетъ и пот му къ собственнымъ колебаніямъ
не способна *).
Когда въ первичной цѣпи возникаетъ періодически повто-
ряющійся разрядъ, то во вторичной, въ силу индукціи, тоже
появятся колебанія.
‘) Такія цѣпи называются аперіодическими.
— 147
Эти колебанія будутъ обладать чисто „вынужденнымъ"
характеромъ, т. е. будутъ совершаться съ тѣмъ же періодомъ и
затуханіемъ, какими обладаютъ колебанія въ первичной цѣпи..
Однако, между первичными и вторичными колебаніями все
же существуетъ нѣкоторая разница.
Въ этомъ легко убѣдиться, разсматривая фотографіи, при-
веденныя на черт. 157 и 158.
На первой изъ нихъ изображена кривая первичнаго тока,
а на второй—вторичнаго.
По фотографіямъ видно
1) что въ первичной цѣпи наибольшей величиной обладаетъ
первая амплитуда, тогда какъ во вторичной амплитуды сперва
нарастаютъ и только потомъ начинаютъ постепенно уменьшаться и
2) что вторичный токъ сдвинутъ по фазѣ относительно
первичнаго почти на /= періода *).
Постепенность нара танія вторичныхъ амплитудъ объяс-
няется тѣмъ, что энергія не можетъ сразу перейти изъ одной
цѣпи въ другую.
Благодаря самоиндукціи, вторичная цѣпь обладаетъ нѣко-
торой инерціей, которая и является причиной постепенности
нарастанія амплитудъ.
Сдвигъ фазъ между первичнымъ и вторичнымъ токами
достигаетъ почти Цг періода по совершенно естественнымъ при-
чинамъ: вторичная эл. дв. сила отстаетъ отъ первичнаго тока
на ’/з періода (стр. 148), а вторичный токъ тоже отстаетъ на
нѣкоторую долю періода отъ эл. дв. силы.
Въ концѣ концовъ, подобно тому, какъ это было указано
въ главѣ о трансформаторахъ, вторичный и первичный теки
почти противоположны другъ другу, т. е. сдвинуты по фазѣ
почти на */а періода.
Теперь надо еще выяснить вопросъ о дѣйствующей силѣ
тока во вторичной цѣпи.
Оказывается, что она зависитъ:
1) отъ дѣйствующей силы тока въ первичной цѣпи,
2) отъ связи,
3) отъ длины волны въ первичной цѣпи,
4) отъ вторичнаго сопротивленія.
Чѣмъ больше первыя двѣ причины и чѣмъ меньше третья
а четвертая, тѣмъ дѣйствующая сила тока во вторичной цѣпи
оказывается значительнѣе **).
*) Когда амплитуды первичнаго тока направлены вверхъ, то вторич-
наго—внизъ.
•*) Эти соотношенія справедливы, если вторичное сопротивленіе не
очень велико; въ противномъ с учав зависимость силы вторичнаго тока
отъ различныхъ причинъ дѣлается крайне сложной.
10*
148 —
§ 130. Вліяніе связи на періодъ и затуханіе. Значеніе
связи не исчерпывается вліяніемъ на дѣйствующую силу тока,
во вторичной цѣпи. Она оказываетъ также вліяніе на періодъ
колебаній и затуханій въ обѣихъ систі махъ. Именно, съ увели-
ченіемъ связи періодъ уменьшается, а затуханіе увеличивается.
Это происходитъ по слѣдующимъ причинамъ.
При совмѣстномъ дѣйствіи обѣихъ цѣпей, вторичная разви-
ваетъ магнитный потокъ, противоположный по направленію пер-
вичному. Изъ за этого число силовыхъ линій, образующихся
вокругъ катушки Ь], уменьшается. Такъ какъ коэффиціентъ
самоиндукціи всякой катушки есть мѣрило ея способности созда-
вать магнитное поле, то, очевидно, изъ за присутствія вторичной
цѣпи коэффиціентъ самоиндукціи первичной уменьшится.
По формулѣ Томсона періодъ
Т^йкЙТС!,
откуда слѣдуетъ, что съ уменьшеніемъ первичной самоиндукціи
уменьшится и періодъ колебаній первичной цѣпи.
Вторичная цѣпь воспринимаетъ колебанія съ тѣмъ же пе-
ріодомъ, съ какимъ они совершаются въ первичной. Значить и-
вторичный періодъ соотвѣтственно уменьшится. .
Чѣмъ больше связь, т. е. чѣмъ значительнѣе магнитное
взаимодѣйствіе, тѣмъ сильнѣе замѣтно уменьшеніе періода.
Изслѣдованія показываютъ, что въ разсматриваемомъ случаѣ
періодъ колебаній въ обѣихъ цѣпяхъ можетъ быть выраженъ
слѣдующей приблизительно формулой:
Т, = Т, := 2- Iх Т,,С, (1 — К2).
Вліяніе связи на затуханіе можно объяснить такъ: возбу-
жденіе колебаній во вторичной цѣпи, вызываетъ извѣстную трату
энергіи въ первичной. Чѣмъ сильнѣе связь, тѣмъ болѣе мощныя
колебанія возникаютъ во вторичной цѣпи, т. е. тѣмъ больше
энергіи должна на это тратить первичная.
Такъ какъ затуханіе зависитъ тменно отъ потерь энергіи,
то оно, очевидно, должно увеличиваться вмѣстѣ съ возрастаніемъ
связи *).
§ 131. Связь двухъ колебательныхъ системъ. Если вто-
ричную цѣпь превратить изъ аперіодической въ колебательную
(черт. 159), т. е. вставить въ нее конденсаторъ, а сопротивленіе
сдѣлать такимъ, чтобы было соблюдено условіе
В<2|/^,
Г
*) Надо замѣтить, что потеря энергіи первичной цѣпью на возбу-
жденіе колебаній во вторичной—есть потеря полезная.
149
то характеръ колебаній въ обѣихъ цѣпяхъ будетъ иной, чѣмъ
это описано въ предыдущемъ параграфѣ.
Пусть первичная цѣпь обладаетъ періодомъ — 2 я /п(с,
и декрементомъ Дъ а вторичная — періодомъ Т2 — 2 я V Ь2 С2
и декрементомъ Д2.
Во время совокупной работы обѣихъ цѣпей, первичная стре-
мится навязать вторичной свои колебанія; въ то же время
сама вторичная старается колебаться такъ, какъ это ей свой-
ственно.
Въ концѣ концовъ въ ней устанавливается нѣкоторое
сложное результирующее колебаніе, которое надо разсматривать
какъ сумму двухъ составляющихт: вынужденнаго или навязан-
наго (Т, и ДО и собственнаго (Т2 и Д2).
Въ первичной цѣпи тоже появляются 2 К'лебанія—соб-
ственное (Т, и д,) и вынужденное (Т2 и Д2), возникающее изъ за
возвратныхъ дѣйствій вторичной цѣни.
При разсмотрѣніи такихъ колебаній надо различать 2 случая:
1) когда связь слаба и
2) когда связь сильна.
§ 132. Слабая связь Связь считается слабой, если возвратныя
дѣйствія вторичной цѣпи настолько слабы, что вынужденное
колебаніе въ первичной оказывается почти незамѣтнымъ.
Въ такомъ случаѣ этимъ вынужденнымъ колебаніемъ со-
вершенно пренебрегаютъ и с штаютъ, что въ первичной цѣпи
вуществуетъ лишь одно простое собственное колебаніе.
Что же касается вторичной, то въ ней будутъ имѣть мѣсто
оба составляющихъ колебанія.
Въ самомъ общемъ случаѣ, если періодъ навязаннаго коле-
банія (Т,) не равенъ періоду собственнаго (Т2), то амплитуды
результирующаго колебанія во вторичной цѣпи бываютъ незна-
чительны и амперметръ, включенный во вторичную цѣпь, даетъ
малое отклоненіе.
При этомъ форма вторичныхъ колебаній можетъ быть раз
лична. Если затуханіе первичной цѣпи мало сравнительно съ
затуханіемъ втори іной, то въ ней собственныя колебанія быстро
затухаютъ, а остаются одни лишь навязанныя.
Если же наоборотъ, затухай е вторичной цѣпи меньше,
чѣмъ затуханіе первой; то во второй быстро исчезнетъ навя-
занное колебаніе и останется одно собственное.
Въ этомъ случаѣ первичная цѣпь передаетъ свою энергію
вторичной, какъ бы толчкомъ, который затѣмъ перерабатывается
вторичной цѣпью въ ея собственныя колебанія.
§ 133. Резонансъ. Если же теперь, какимъ либо путемъ,
напримѣръ, измѣненіемъ емкости конденсатора С2 (черт. 159),
150
мы будемъ измѣнять періодъ собственныхъ колебаній вторичной
цѣпи, приближая его къ величинѣ періода навязанныхъ, то
амплитуды результирующихъ колебаній начнутъ возрастать и
амперметръ, вслѣдствіе этого, увеличитъ свое отклоненіе. На-
конецъ, при достиженіи равенства (Т1==Т;.) амплитуды во вто-
ричной цѣпи достигнутъ наибольшаго значенія и амперметръ
обнаружитъ наибольшее показаніе
Это усиленіе вторичныхъ колебаній при равенствѣ періодовъ
Т, и Т2 называется резошіхсо.т, а самая подгонка равенства пе-
ріодовъ носитъ названіе настройки въ резонансъ.
Помимо усиленія вторичнаго тока, значеніе резонанса ска-
зывается и на формѣ вторичныхъ колебаній.
Въ отсутствіи резонанса, какъ мы уже видѣли выше, вто-
ричное колебаніе имѣетъ сложную форму: оно состоитъ изъ
двухъ, имѣющихъ разные періоды.
Въ этомъ случаѣ говорятъ, что во вторичной цѣпи устана-
вливается два періода.
При наличіи же резонанса, оба періода сравниваются, вслѣд-
ствіе чего, фактически, во вторичной цѣни имѣетъ мѣсто одинъ
единственный періодъ. Про это говорятъ, что во вторичной цѣпи,
при резонансѣ и слабой связи, имѣетъ мѣсто одинъ періодъ.
Какъ мы увидимъ ниже, полученіе во вторичной цѣпи коле-
баній. съ однимъ единственнымъ періодомъ, бываетъ весьма нужно
въ большинствѣ случаевъ радіотелеграфной практики.
Теперь обратимся къ разсмотрѣнію фотографій 160 и 161,
на которыхъ изображены первичный (черт. 160) и вторичный
(черт. 161) токи при резонансѣ и слабой связи
По фотографіи 160 видно, что сила тока въ первичной цѣпи
измѣняется почти совершенно такъ же какъ и при свободныхъ
колебаніяхъ (см. фотографію 145).
Измѣненія вторичнаго тока можно прослѣдить по фото-
графіи 161.
Въ началѣ, пока совершается переходъ энергіи изъ пер-
вичной цѣпи, амплиіуды растутъ. Затѣмъ онѣ достигаютъ нѣко-
тораго максимума, послѣ котораго начинаютъ уменьшаться,
приближаясь постепенно къ нулю.
Подобно тому, какъ это мы видѣли на фотографіяхъ 157 и 158,
сдвигъ фазъ между первичнымъ и вторичнымъ токами прибли
жается къ '/з періода.
Дѣйствительно, по фотографіямъ 160 и 161 легко видѣть
что первыя амплитуды токовъ въ первичной и вторичной цѣпяхъ
направлены въ разныя стороны.
§ 134. Изъ всего вышеизложеннаго можно вывести заклю-
ченіе, что при слабой связи:
151
1) первичное колебаніе всегда обладаетъ простой формой,
т. е. практически не отличается отъ свободнаго;
2) вторичное колебаніе въ общемъ случаѣ имѣетъ сложную
форму, другими словами, во вторичной цѣпи имѣютъ мѣсто
2 періода;
в) вторичныя колебанія пріобрѣтаютъ простую форму (одинъ
періодъ) при соблюденіи условій резонанса (Т, = Т2);
4) для полученія наибольшей силы тока во вторичной цѣпи
необходимъ резонансъ.
§ 135. Сильная связь. Если при слабой связи цѣпи уже
настроены вт резонансъ, то единственнымъ средствомъ усиленія
вторичнаго тока явится увеличеніе связи. Но это обстоятельство
неминуемо впечетъ за собою осложненіе формы колебаній, какъ
во вторичной, такъ и въ первичной цѣпяхъ. Въ § 131 мы уже
видѣли, что связь вліяетъ на періодъ. Подобное же, но болѣе
сложное явленіе происходитъ и въ разсматриваемомъ случаѣ:
именно, если цѣпи были предварительно настроены въ резо-
нансъ и обладали одинаковымъ періодомъ То, то при связываніи
сильной связью въ обѣихъ цѣпяхъ возникаютъ два колебанія.
Одно изъ вихъ обладаетъ болѣе короткимъ періодомъ Т, а
другое болѣе длиннымъ—Т".
Это расхожденіе періодовъ, какъ показываетъ теорія, про-
является тѣмъ значительнѣе, чѣмъ связь больше.
По расхожденію періодовъ можно вычислить связь, для
чего примѣняется слѣдующая формула:
Т"__Т'
цо/о — А- 100.
По этой формулѣ видно, что связь въ процентахъ равна
отношенію разности разошедшихся періодовъ къ величинѣ основ
ного періода.
Съ внѣшней стороны наличіе двухъ періодовъ сказывается
тѣмъ, что кривая колебаній въ обѣихъ связанныхъ цѣпяхъ
пріобрѣтаетъ особый характерный видъ, приведенный на черт. 162.
Разсмотрѣніе чертежа показываетъ, что въ данномъ случаѣ
мы имѣемъ дѣло съ поперемѣннымъ переходомъ энергіи изъ
первичной цѣпи во вторичную и обратно.
Это явленіе носитъ названіе біеній и можетъ быть хорошо
понято по аналогіи, если разсмотрѣть колебанія двухъ сопряжен-
ныхъ маятниковъ, подеѣшенныхъ на одной обшей оси.
Пусть имѣется маятникъ А, обладающій подвижнымъ крон-
штейномъ, на который можно подвѣсить другой маятникъ В.
Отклонимъ маятникъ А отъ положенія равновѣсія и предо-
ставимъ ему колебаться съ тѣмъ періодомъ, который ему свой-
ственъ. Если кронштейнъ маятника В опущенъ достаточно низко,
то и этотъ послѣдній придетъ въ колебательное движеніе, при-
152
чемъ оно проявится наиболѣе ярко, если оба маятника предва-
рительно были настроены на одинъ періодъ.
Если наблюдать за колебаніями обоихъ маятниковъ, то
легко замѣтить, что первичный (А), съ теченіемъ времени, умень-
шаетъ свои размахи. Въ то же время вторичный качается все
сильнѣе и сильнѣе; другими словами, энергія переходитъ изъ
одной системы въ другую. Конецъ этого перехода ознаменуется
полной остановкой маятника А; въ этотъ же моментъ размахи В
будутъ обладать наибольшей величиной. Затѣмъ, маятникъ В
начнетъ уменьшать свои отклоненія, тогда какъ А сдвинется съ
мѣста и постепенно начнетъ раскачиваться. Съ теченіемъ вре-
мени его размахи будутъ дѣлаться все больше и больше, а
маятникъ В будетъ постепенно останавливаться. Наконецъ, на-
ступитъ такой моментъ, когда В прекратитъ колебанія, а А бу-
детъ качаться съ наибольшей силой.
Теперь энергія оказывается снова сосредоточенной въ первич -
номъ маятникѣ.
Въ дальнѣйшемъ явленіе повторяется и энергія перели-
вается изъ одной системы въ другую до тѣхъ поръ, пока вся
не истратится на треніе маятниковъ о воздухъ, на треніе въ
осяхъ и т. п.
Изъ изложеннаго видно, что между качаніемъ сопряженныхъ
маятниковъ и электрическими колебаніями двухъ сильно свя-
занныхъ цѣпей существуетъ большое сходство.
Первичная цѣпь, подобно маятнику А, сперва передаетъ
свою энергію вторичной. Затѣмъ, когда переходъ закончится,
вторичная цѣпь начинаетъ индуктивно дѣйствовать на первичную
в энергія переливается обраіно.
Такіе переходы энергіи длятся до тѣхъ поръ, пока весь ея
запасъ полностью не истратится на всѣ виды потерь, возникаю-
щихъ въ обѣихъ цѣпяхъ.
На практикѣ біенія не получаются въ такомъ чистомъ видѣ,
какъ это изображено на черт. 162, а принимаютъ видъ, близкій
къ тому, какъ это показано ниже на фотографіи 163. Въ верхней
ея части изображенъ токъ въ первичной цѣпи, а въ пижней-
токъ во вторичной.
•Эта фотографія была снята при связи въ І2о/о.
Слѣдуетъ замѣтить, что связь считается слабой, если она
выражается 2—до/о, При дальнѣйшемъ ея увеличеніи обыкно-
венно возникаютъ біенія, что даетъ основаніе считать ее сильной.
Съ точки зрѣнія радіотелеграфной практики наличіе біеній
представляетъ собою явленіе н-выгодное: дѣйствительно, при
біеніяхъ вторичная цѣпь тратитъ, полученную изъ первичной,
энергію не только на свои собственныя потери, но и на возвратъ
энергіи обратно первичному контуру.
153 —
Это влечетъ за собой увеличеніе затуханія и уменьшаетъ
общее количество энергіи, которое можетъ быть получено отъ
вторичной цѣпи.
Въ силу этихъ причинъ, въ настоящее время изысканъ сцо-
зобъ получать во вторичной цѣпи колебанія простой формы
(безъ біеній), даже при наличіи связи въ 20 и болѣе процентовъ.
§ 136. Вліяніе искры на связанныя колебанія; возбужденіе
толчкомъ.
Въ §§ 132—135 мы разсматривали связанныя колебанія, со-
вершенно не упоминая о вліяніи искры, которая всегда является
непремѣнной составной частью первичной цѣпи.
Изъ § 117 извѣстно, что сопротивленіе искры увеличивается
съ уменьшеніемъ силы тока.
Благодаря такому свойству искры, ея присутствіе въ пер-
вичной цѣпи можетъ совершенно видоизмѣнить форму связан-
ныхъ колебаній и даже уничтожить явленіе біеній.
Дѣйствительно, сразу же послѣ начала разряда энергія
начинаетъ переходить во вторичную цѣпь и амплитуды первич-
наго тока постепенно убываютъ.
Изъ за этого сопротивленіе искры растетъ и стремится ко
времени окончанія перехода энергіи достигнуть безконечно боль-
шого значенія.
Если никакія причины не мѣшаютъ нарастанію сопроти-
вленія искры, то въ этотъ критическій моментъ оно дѣлается
настолько большимъ, что искровой промежутокъ теряетъ свою
проводимость и искра въ немъ гаснетъ. Вслѣдствіе этого первич-
ная цѣпь размыкается и дѣлается неспособной воспринимать
обратно энергію.
Тогда вторичная цѣпь, освобожденная отъ взаимодѣйствія
оъ первичной, начинаетъ колебаться не связанно, а совершенно
свободно, со свойственными ей періодомъ и затуханіемъ; это за-
туханіе, зависящее отъ потерь только въ самой вторичной си-
стемѣ, не будетъ увеличиваться обратнымъ переходомъ энергіи
въ первичную цѣпь.
Описанный случай возбужденія собственныхъ колебаній во
вторичной цѣпи, при которомъ первичная цѣпь сразу отдаетъ
свою энергію, а въ дальнѣйшемъ остается совершенно безуча-
стной, носитъ названіе ударнаго возбужденія или возбужденія
.толчкомъ. Схематически этотъ случай изображенъ на черт. 164.
Такимъ образомъ, изъ предыдущаго вытекаетъ, что для по-
лученія толчка необходимо погасаніе искры.
Если же въ силу какихъ либо причинъ она не погаснетъ
къ моменту окончанія перехода энерііи, то первичная цѣпь не
разомкнется. Тогда вторичная, путемъ индукціи, отдасть обратно
свою энергію первичной, т. е. возникнутъ біенія и энергія.,бу-
154
детъ переливаться изъ одной системы въ другую до тѣхъ поръ,
пока вся не истратится на потери въ обѣихъ цѣпяхъ,
§ 137. Возбужденіе толчкомъ безусловно выгоднѣе обыкно-
веннаго способа возбужденія, при которомъ получаются біенія.
Преимущества его заключаются въ слѣдующемъ:
1) при возбужденіи толчкомъ колебанія во вторичной цѣпи
обладаютъ простой формой, т. к. въ этомъ случаѣ она колеблется
свободно со свойственнымъ ей періодомъ;
2) затуханіе вторичной цѣпи дѣлается естественнымъ, не
увеличеннымъ обратнымъ переходомъ энергіи въ первичную си-
стему. Поэтому, надлежащимъ подборомъ величинъ, входящихъ
во вторичную цѣпь (С, Ь, К), его можно сдѣлать въ достаточной
степени малымъ;
3) полное количество энергіи во вторичной цѣпи яри воз-
бужденіи толчкомъ бываетъ безусловно больше, чѣмъ при біе-
ніяхъ, т. к. въ данномъ случаѣ нѣтъ возврата энергіи въ пер-
вичную лѣнь. Въ этомъ легко убѣдиться, сравнивъ между собой
черт. 162 и 164.
§ 138. Теперь надо выяснить тѣ причины, которыя могу™
задержать погасаніе искры и тѣмъ помѣшать осуществленію
толчка.
Оказывается, что такихъ причинъ двѣ:
1) затуханіе первичной цѣпи и
2) связь.
Если первичное затуханіе мало, то амплитуды первичнаго
тока понижаются медленно, разрядъ длится долго и воздушный
промежутокъ, раздѣляющій электроды, довольно сильно нагрѣ-
вается.
Воздухъ, какъ извѣстно, уменьшаетъ свое сопротивленіе
при нагрѣваніи. Поэтому увеличеніе сопротивленія искрового
промежутка при уменьшеніи амплитудъ первичнаго тока задер-
живается этимъ нагрѣваніемъ.
Въ концѣ концовъ, къ тому моменту, когда амплитуды пер-
вичнаго тока обращаются въ нуль, сопротивленіе искрового про-
межутка бываетъ еще настолько малымъ, что при достаточно
сильной связи возвратныя дѣйствія оказываются въ состояніи
поддержать потухающую искру. Она не рвется, первичная цѣт
остается замкнутой и энергія получаетъ возможность перелиться
обратно въ первичную цѣпь.
Теперь предположимъ, что вторичная цѣпь, а также, и связь
между цѣпями остались такими же, какъ и въ предыдущемъ
случаѣ, но затуханіе первичн й сильно увеличено. При большомъ
затуханіи амплитуды первичнаго тока будутъ уменьшаться быстро,
благодаря чему воздушный промежутокъ не успѣетъ нагрѣться
155 —
настолько сильно, чтобы это нагрѣваніе существенно задержало
нарастаніе сопротивленія искры.
Тогда къ моменту обращенія первичныхъ амплитудъ въ нуль
сопротивленіе искрового промежутка будетъ настолько большимъ,
что возвратныя дѣйствія вторичной цѣпи окажутся не въ силахъ
поддержать искру: она погаснетъ, первичная цѣпь разомкнется
и толчжъ будетъ осуществленъ.
Но если въ разсматриваемомъ случаѣ мы увеличимъ, не
только первичное затуханіе, но и связь между цѣпями, то можетъ
случиться, что и при слабомъ, сравнительно, нагрѣваніи проме-
жутка возвратныя индуктивныя дѣйствія вторичной цѣпи ока-
жутся настолько сильными, что искра не погаснетъ. Тогда, оче-
видно, появятся біенія.
Отсюда слѣдуетъ, что адълга при большей связи мы желаемъ
получитъ возбужденіе толчкомъ, тѣмъ большимъ затуханіемъ должна
обладать первичная цѣпь.
Здѣсь надо замѣтить, что во всѣхъ приведенныхъ выше
разсужденіяхъ предполагалось, что вторичное затуханіе выра-
жается сравнительно малой величиной.
§ 139. Значеніе резонанса. При возбужденіи толчкомъ кромѣ
связи и первичнаго затуханія существенное значеніе имѣетъ и
настройка.
Если при соблюденіи резонанса толчекъ осуществляется
хорошо, т. е. во вторичной цѣпи дѣйствительно устанавливаются
свободныя колебанія, то при нарушеніи резонанса могутъ воз-
никнуть біенія.
Это происходитъ потому, что при разстройкѣ вторичная
цѣпь выпитываетъ энергію изъ первичной слабѣе, чѣмъ при
резонансѣ.
Поэтому при разстройкѣ уменьшеніе амплитудъ первич-
наго тока дѣлается менѣе рѣзкимъ, вслѣдствіе чею искровой
промежутокъ можетъ успѣть настолько нагрѣться, что искра не
будетъ гаснуть, а тогда біенія непремѣнно появятся.
Изслѣдованія показываютъ, что желая получитъ возбужденіе
толчкомъ, надо тѣмъ тщательнѣе настраивать цѣпи, чѣмъ связь
сильнѣе и чѣмъ меньше первичное затуханіе.
§ 140. Помимо формы колебаній, резонансъ вліяетъ и на
дѣйствующую силу тока во вторичной цѣпи. Какъ и всегда она
обладаетъ наибольшей величиной при соблюденіи условій резо-
нанса.
При наличіи толчка и при резонансѣ дѣйствующая сила
тока во вторичной цѣпи зависитъ отъ слѣдующихъ причинъ:
„ _ / С, V,! \
1) отъ мощности въ первичной цѣпи ( ѵ)
2) отъ вторичной емкости (С2);
156
3) отъ длины волны (Л);
4) отъ затуханія вгоричной цѣпи.
Чѣмъ больше первыя двѣ причины и чѣмъ меньше вторыя
ДВѢ, тѣмъ дѣйствующая сила тока во вторичной цѣпи бываетъ
значительнѣе. Кромѣ того, на дѣйствующую силу тока во вто-
ричной цѣпи вліяютъ связь и сумма затуханій обоихъ связан
НИХЪ системъ; именно, СЪ увеличеніемъ связи и съ умень-
шеніемъ суммы затуханій дѣйствующая сила тока возра*
стаетъ *).
Наконецъ, надо замѣтить, что наибольшія амплитуды силы
тока въ первичной и вгоричной цѣпяхъ относятся другъ къ
другу приблизительно прямо пропорціонально корнямъ квадрат-
нымъ изъ соотвѣтствующихъ емкостей:
Наибольшія же амплитуды напряженія относятся приблизи-
тельно обратно пропорціонально тѣмъ же величинамъ, т. е.
(ѵръ___. / с,
(Ѵ„),-Г с3 •
§ 141. Практическое осуществленіе возбужденія толчкомъ.
Для практики важно, чтобы возбужденіе толчкомъ осуществля-
лось при достаточно сильной связи, ибо чѣмъ связь сильнѣе,
тѣмъ большее количество энергіи передается изъ первичной
цѣпи во вторичную **)
Для этого первичную цѣпь приходится дѣлать очень сильно
затухающей.
Наиболѣе часто употребляемый способъ повышенія первич-
наго затуханія заключается въ примѣненіи разрядниковъ съ очень
короткими искрами, которыя, какъ извѣстно, обладаютъ боль-
шимъ сопротивленіемъ.
Разрядникъ дѣлаютъ неподвижнымъ или вращающимся и
берутъ, обыкновенно, нѣсколько промежутковъ поі лѣдовательно,
что необходимо для полученія достаточнаго запаса энергіи ( С<Г)
и очень полезно въ смыслѣ увеличенія затуханія ***).
Неподвижнымъ разрядникамъ даютъ большую охлаждающую
поверхность и дѣлаютъ изъ весьма теплопроводныхъ металловъ—
*) Слѣдуетъ замѣтить, что молено найти т. и. .наивыгоднѣйшую
овявь*, при которой дѣйствующая сила тока во вторичной цѣпи достигаетъ
наибольшаго значенія. Величина наивыгоднѣйшей связи обыкновенно не
превышаетъ 30°/о.
’*) См. примѣчаніе на стр. 156.
***) При послѣдовательномъ соединеніи нѣсколькихъ искръ общее
сопротивленіе увеличивается-
157
мѣди и серебра, причемъ разстояніе между электродами норми-
руетъ слюдіными прокладками въ 0,1 или 0,2 миллиметра.
Короткія искры непосредственно своимъ большимъ сопроти-
вленіемъ увеличиваютъ затуханіе первичной цѣпи; кромѣ того,
благодаря своимъ малымъ размѣрамъ, онѣ выдѣляютъ немного
тепла. Все это дѣлаетъ невозможнымъ сильное нагрѣваніе про-
межутковъ, особенно если принять во вниманіе хорошую тепло-
проводность матеріала электродовъ.
Разрядники подобнаго устройства позволяютъ осуществитъ
возбужденіе толчкомъ при связи до 20—25°/о. Если же ихъ под-,
вергать сильному обдуванію вентиляторомъ, то предѣльная связь,
при которой біенія еше не наступаютъ, дѣлается еще больше.
Въ послѣднее время появились разрядники, помѣщенные
не въ воздухѣ, а въ водородѣ, газѣ весьма хорошо проводящемъ
тепло.
Въ этихъ условіяхъ искры гаснутъ еще лучше, вслѣдствіе
чего удается избѣжать б.еній даже при связи въ 40 и болѣе
процентовъ.
Вращающійся разрядникъ устраиваютъ слѣдующимъ обра
зонъ. Между двумя неподвижными электр дами А и В (черт. 165)
вращается съ большей скоростью дискъ Ь, имѣющій по своей
окружности болып- е число зубцовъ (напримѣръ 20).
Разстояніе между дисками и электродами дѣлается сколько
возможно малымъ: надо только, чтобы при вращеніи зубцы не
ударялись объ электроды.
Провода отъ вторичной обмотки трансформатора подводятся
къ неподвижнымъ электродамъ, а емкость и самоиндукція при-
соединяются какъ обыкновенно.
При вращеніи разрядника искра начнетъ проскакивать
между электродами А и В и какой либо парой зубцовъ—напри-
мѣръ С и С" тогда, когда сумма промежутковъ аЬ и а'Ь’ по
своей діэлектрической прочности сравняется съ напряженіемъ,
которое въ данный моментъ развиваетъ трансформаторъ.
Какъ только искра проскочитъ, энергія начнетъ переходить
во вторичную цѣпь и сопротивленіе исары будетъ возрастать.
Въ это же время зубцы диска съ огромной екорістыо прибли-
жаются къ электродамъ, т. е. искра механически укорачивается.
Это влечетъ за собой еще большее нарастаніе сопротивленія искры.
Въ концѣ концовъ, подъ дѣйствіемъ двухъ согласно дѣй-
ствующихъ причинъ, сопротивленіе искры нарастаетъ такъ быстро,
что промежутки не успѣваютъ замѣтно нагрѣться и искра въ
нихъ гаснетъ къ моменту обращенія въ нуль амплитудъ первич
наго тока.
Говорить въ данномъ случаѣ о нагрѣваніи почти совершено
не приходится, ибо разрядникъ въ силу быстраго вращедія
158
охлаждается очень хорошо. Кромѣ того, при каждомъ новомъ
разрядѣ подъ неподвижные электроды подходятъ н< вые холод-
ные зубцы.
Неподвижные электроды, правда, нѣсколько грѣются, но это
не оказываетъ существеннаго значенія на толчекъ.
Съ помощью вращающагося разрядника удается получить
толчекъ при свжи до 2О°/о.
Относительно разстройки—вращающійся разрядникъ менѣе
чувствителенъ, чѣмъ неподвижный. Опытъ показываетъ, что при
вращающемся разрядникѣ толчекъ существуетъ даже въ томъ
случаѣ, если системы разстроены на 5О°/о.
При неподвижномъ разрядникѣ въ этихъ условіяхъ біенія
непремѣнно появятся.
ГЛАВА XIII.
Измѣренія въ колебательныхъ цѣпяхъ.
§ 142. Очень часто въ колебательныхъ цѣпяхъ является
необходимымъ измѣрить слѣдующія величины;
1) дѣйствующую силу тока,
2) періодъ,
3) затуханіе (декрементъ),
4) связь,
5) емкость,
6) коэффиціентъ самоиндукціи.
Всѣ эти измѣренія производятся при помощи двухъ прибо-
ровъ: теплового амперметра безъ шунта и волномѣра.
Измѣреніе дѣйствующей силы тока.
§ 143. Тепловой амперметръ безъ шунта. Для измѣренія
дѣйствующей силы тока въ колебательныхъ цѣпяхъ необходимъ
амперметръ, показанія котораго не зависятъ отъ частоты.
Въ противномъ случаѣ при одной и той же силѣ тока, но при
разныхъ частотахъ, измѣренія будутъ давать различные резуль-
таты.
Поэтому тепловой амперметръ съ шунтомъ, который съ
большимъ успѣхомъ примѣняется въ цѣпяхъ постояннаго тока,
совершенно не годится для измѣренія колебательныхъ токовъ,
т. к.* его показанія сильно зависятъ отъ частоты.
— 159
Пусть имѣется тепловой амперметръ, у котораго нить и
шунтъ обладають сопротивленіями г, и г, и коэффиціентами
самоиндукціи І<, и Ц .
Силу тока въ шунтѣ и нити обозначимъ соотвѣтственно
черезъ ів и і„
Если по прибору проходитъ постоянный токъ, то онъ раз-
вѣтвляется въ нить и шунтъ обратно пропорціонально ихъоми
ческимъ сопротивленіямъ, т. е.
і» _г»
іа г»
Въ зависимости отъ величины предѣльной силы тока, кото-
рую можно пропускать черезъ нить прибора, а также и отъ того,
для измѣренія какой силы тока назначается амперметръ, этому
отношенію придаютъ нѣкоторую опредѣленную величину—напри-
мѣръ 99. Тогда, въ случаѣ постояннаго тока, по нити всегда
будетъ итти 0,01 измѣряемаго тока, а по шунту остальныя 0,99
Очевидно, что если отношеніе ~~ въ силу какихъ либо при-
давъ измѣнится, то въ нить пойдетъ уже не о 01 измѣряемаго
тока, а какая то другая часть, вслѣдствіе чего градуировка
амперметра нарушится и онъ будетъ давать невѣрныя пока-
занія.
При постоянномъ токѣ такихъ причинъ не можетъ быть;
это отношеніе, разъ подогнанное, сохраняется всегда постоян-
нымъ.
Но если черезъ приборъ пропустить перемѣнный токъ, то
развѣтвленіе въ немъ будетъ происходить обратно пропорціо-
нально уже не омическимъ, а кажущимся сопротивленіямъ, т. е.
і,_ _ /г, *+(2*41*)* _ (К/ )„
/г83 + (2лпЬ. )2 (К/)8
По формулѣ видно, что теперь отношеніе сопротивленій
нити и шунта предстакл>-етъ собой не постоянную, а перемѣн-
ную величину', зависящую отъ частоты (п).
Обыкновенно у амперметровъ коэффиціенты самоиндукціи
нити и шунта бываютъ примѣрно одинаковыми. Поэтому съ уве-
личеніемъ частоты отношеніе -УК?- стремится къ единицѣ, т. е.
(К/
при неизмѣнной силѣ измѣряемаго тока, съ увеличеніемъ частоты
въ нить отвѣтвляется все больше и больше тока, вслѣдствіе
чего амперметръ увеличитаетъ отклоненіе.
Пока частота мала, какъ это бываетъ въ цѣпяхъ обыкно-
веннаго перемѣннаго тока, то. вслѣдствіе незначительности
коэффиціента самоиндукціи нити и шунта, ихъ индуктивными
160 —
сопротивленіями можно свободно пренебрегать передъ омическими
и. считать, что въ этихъ случаяхъ приборъ даетъ вѣрное пока-
заніе.
•Дѣйствительно, опытъ показываетъ, что, въ цѣпи перемѣн-
наго тока съ частотой въ 50, 500 и даже 1000, показанія ампер-
метра съ центомъ достаточно вѣрны. Но въ колебательныхъ
цѣпяхъ, гдѣ частота доходитъ до сотенъ тысячъ и даже мил-
ліона въ секунду, зависимость показаній отъ частоты высту-
паетъ настолько рѣзко, что пользованіе амперметромъ съ шун-
томъ дѣлается невозможнымъ.
Поэтому для измѣренія дѣйствующей силы тока въ колеба-
тельныхъ цѣпяхъ приходится примѣнять амперметры безъ шунта,
показаніе которыхъ отъ частоты не зависитъ.
Устройство ихъ описано въ началѣ курса въ § 9.
Въ послѣднее время появился новый типъ амперметра безъ
шунта.
Онъ состоитъ изъ двухъ эбонитовыхъ колодочекъ ш и п
(черт. 166), наружная поверхность которыхъ облицована мѣд-
ными пластинками а и Ъ. Между этими пластинками натянуто
нѣсколько совершенно одинаковыхъ леіэтъ изъ иридистой пла-
тины.
Одна изъ нихъ служитъ нитью прибора.
Токъ подводится къ планкамъ а и Ъ.
Благодаря одинаковымъ размѣрамъ, всѣ ленты обладаютъ
одинаковыми сопротивленіями и коэффиціент. ми самоиндукціи,
вслѣдствіе чего, какова бы частота ни была, токъ въ лентахъ
всегда развѣтвляется поровну. Другими словами если сила тока,
проходящаго черезъ весь приборъ, равна ,1 и если число лентъ
давно к, то при любой частотѣ по каждой изъ нихъ, а, значитъ,
я по той, которая служитъ нитью, проходитъ сила тока,
равная .
Отсюда слѣдуетъ, что показанія подобнаго прибора отъ
частоты совершенно не зависятъ.
Измѣреніе періода, связи, емкости и коэффиціента
самоиндукціи.
§ 144. Кривыя резонанса. Пусть замкнутый контуръ Б(С)
(черт. 167) питается отъ вторичной о'моіки трансформатора и
свободно разряжается черезъ искровой промежутокъ. Въ контурѣ
устанавливаюгся колебанія съ періодомъ.
101
Если съ этимъ контуромъ слабо связать другую колебатель-
ную цѣпь Ь2С2, въ коіорую включенъ тепловой амперметръ А,
то онъ дастъ нѣкоторое отклоненіе. Будемъ измѣнять періодъ,
собственныхъ колебаній системы П. измѣняя, напримѣръ, емкость
конденсатора С2 и наблюдая одновременно за отклоненіями
амперметра. Оказывается, что показанія амперметра при этомъ
измѣняются, достигая въ нѣкоторый моментъ максимума.
Если произведенныя наблюденія нанести на миллиметровую
бумагу, откладывая по горизонтальной оси величины періодовъ
вторичной цѣпи, а по вертикальной—показанія амперметра, то
получится такъ называемая кривая резонанса (черт. 168). Эта
кривая имѣетъ характерный заостренный видъ: при нѣкоторомъ
періодѣ вторичной цѣпи наблюдается максимумъ, который соот-
вѣтствуетъ резонансу, т. е. равенству періодовъ собственныхъ,
колебаній обѣихъ системъ:
Т,=Т2.
Если цѣпь II проградуирована на періоды, т. е. если
извѣстны величины періодовъ, соотвѣтствующихъ различнымъ
положеніямъ конденсатора С2, то по кривой резонанса можно
опредѣлить періодъ цѣпи I.
Дѣйствительно, снявъ съ кривой періодъ, соотвѣтствующій
резонансу, мы благодаря равенству
Т, = Т2
получимъ непосредственно искомую величину.
Теперь включимъ въ цѣпь II омическое сопротивленіе, сдѣ-
лаемъ опять наблюденіе и построимъ новую кривую резонанса.
Оказывается, что новая кривая будетъ нѣсколько отличаться
отъ прежней, мѣсто максимума на ней сохранится, но вся кривая
станетъ нѣсколько положе и тупѣе. Это будетъ видно особенно
ясно, если масштабы обѣихъ кривыхъ подогнать такъ, чтобы ихъ
вершины были на одинаковой высотѣ и затѣмъ наложить кри-
выя одну на другую, совмѣстивъ вершинами. Подобное наложе-
ніе двухъ кривыхъ резонанса изображено на черт. 169.
Кривая резонанса совершенно также затупится, если оми-
ческое сопротивленіе ввести не въ цѣпь II, а въ цѣпь I.
Эти о іыты показываютъ, что острота кривой резонанса зави-
ситъ отъ потерь въ измѣряемой тпи (I) и съ измѣрительной (II).
На этомъ основаніи по остротѣ кривой резонанса можно
судить о величинѣ суммы затуханій въ обѣихъ цѣпяхъ.
Существуетъ способъ вычисленія декремента измѣряемой
цѣпи по даннымъ, снятымъ съ кривой резонанса, и по декре-
менту цѣпи измѣрительной. Но этотъ способъ настолько сложенъ,
что въ настоящемъ курсѣ мы его излагать не будемъ, ограни-
чившись лишь указаніемъ на то, что кривая резонанса, получается
тѣмъ тупѣе, чѣмъ больше затуханіе измѣряемой цѣпи.
162
Если измѣрительную цѣпь поднести не къ свободно коле-
блющейся системѣ, а къ одной изъ двухъ связанныхъ цѣпей
I и II (черт. 170), то кривая резонанса можетъ принять иной
видъ, чѣмъ на черт. 168 или 169.
Здѣсь надо различать слѣдующіе случаи:
1) Цѣпи 1 и II связаны слабо. Если снѣ настроены въ резо-
нансъ, то какъ для первичной, такъ и для вторичной кривая
резонанса будетъ имѣть видъ, показанный на черт. 168.
Если же цѣпи I и II разстроены, то кривая резонанса пер-
вичной попрежнему будетъ имѣть одинъ максимумъ но кривая
резонанса вторичной дастъ два (черт. 171) соотвѣтственно дв^мъ
періодамъ обоихъ составляющихъ колебаній.
По мѣстамъ максимумовъ можно, очевидно, опредѣлить
періды составляющихъ колебаній, а по ихъ остротѣ оцѣнить,
какое изъ колебаній затухаетъ сильнѣе.
2) Цѣпи I и II. связаны сильно. Въ этомъ случаѣ и при
разстройкѣ и при наличіи резонанса кривая резонанса имѣетъ
два максимума. Интересно разобрать кривую для случая резо-
нанса. Она можетъ имѣть видъ одной изъ кривыхъ, показанныхъ
на черт. 172.
Максимумы соотвѣтствуютъ періодамъ составляющихъ коле-
баній и расходятся тѣмъ больше другъ отъ друга, тѣмъ силь-
нѣе связь между системами I и II (см. § 135).
Такъ же, какъ и въ предыдущемъ случаѣ по кривой можно
опредѣлить періоды составляющихъ колебаній, а также оцѣнить
которое изъ нихъ затухаетъ сильнѣе, но, кромѣ того если
извѣстенъ періодъ, которымъ облад ли обѣ системы до связыва-
нія, то еще является возможность опредѣлить величину связи.
Для этого сперва снимаютъ съ кривой величину періодовъ соста-
вляющихъ колебаній Т' и Т", а затѣмъ по формулѣ
ГГ/7 _ ф,
к»/о = І^А1°О
вычисляютъ связь.
Слѣдуетъ замѣтить, что если наблюденіе кривой резонанса
произведено хорошо, то періодъ, соотвѣтствующій минимуму
между двумя вершинами, долженъ совпасть по величинѣ съ
тѣмъ періодомъ То, на который цѣпи I и II были настроены до
связыванія.
3) Цѣпъ I при сильной связи возбуждаетъ цѣпъ II толчкомъ.
Въ этомь случаѣ измѣрительная цѣпь при поднесеніи какъ къ
первичной, такъ и къ вторичной системѣ должна дать кривую
резонанса, сходную съ изображенной на черт. 168 *) Однако,
*) Надо замѣтить, что кривая резонанса первичной цѣпи полу-
чается въ этомъ случаѣ гораздо болѣе расплывчатой, чѣмъ кривая резо-
нанса вторичной.
188
иногда случается, что кривая резонанса вторичной цѣпи прини-
маетъ видъ, изображенный на черт. 173, т. е. имѣетъ не одинъ,
а три максимума, Это бываетъ въ тѣхъ случаяхъ, когда толчекъ
осуществляется не совсѣмъ хорошо. Тогда средній максимумъ
кривой на черт. 173 показываетъ, что во вторичной цѣпи суще-
ствуютъ свободныя колебанія; крайніе же два свидѣтельствуютъ,
что въ цѣпяхъ имѣють мѣсто біенія, выраженныя, правда,
довольно слабо. По такой кривой можно опредѣлить періодъ
вторичной системы (по сре інему максимуму), а также и связь
между цѣпями (по двумъ крайнимъ).
Здѣсь умѣстно будетъ упомянуіь, что въ практикѣ радіоте-
леграфа величиной періода почти никогда не пользуются, а
имѣютъ дѣло съ длиной волны. Но существу говоря, въ замкну-
тыхъ цѣпяхъ, о которыхъ рѣчь ш ла выше никакой длины волны
нѣтъ. Это названіе можно оіносить либо къ пространству, въ
моторомъ образуются электромагнитныя волны, либо къ развер-
нутой системѣ, на которой устанавливается стоячая волна.
Но практически очень неудобно имѣть дѣло съ періодами,
которые измѣряются стотысячными или милліонными долями
секунды: приходится писать числа съ массой нулей, а потому
въ замкнутыхъ цѣпяхъ говорятъ о длинѣ волны, разумѣя подъ
этой величиной произведеніе изъ періода на скорость распро-
страненія свѣта: 1=ѵТ.
Такъ какъ 1 и Т различаются только постояннымъ множи-
телемъ ѵ,то во всѣхъ тѣхъ случаяхъ, гдѣ упоминалось о періодѣ,
ставятъ обыкновенно длину в 'лны.
Напримѣръ говорить, что кривая резонанса имѣетъ макси-
мумъ при равенствѣ длинъ волнъ измѣряемой и измѣрительной
системы.
Въ формулахъ тоже самое Т часто замѣняютъ черезъ X и
(формулу связи переписываютъ такъ:
К°/о= Х -100.
ло
Зависимость между емкостью, самоиндукціей цѣпи и ея
длиною волны выражается слѣдующей формулой:
X с/м--2к/Ьс/м С с/м.
§ 145. Волномѣры. Для съемки кривыхъ резонанса примѣ-
няются спеціально собранныя колебательныя цѣпи, которыя
носятъ названіе волномѣровъ.
По схемѣ они почти не разнятся отъ описанной въ преды-
дущемъ § измѣрительной цѣпи и отличаются отъ нея только
компактностью сборки и примѣненіемъ вмѣсто амперметра тѣхъ
или другихъ приборовъ. Общій видъ волномѣра, построеннаго
Русскимъ обществомъ безпроволочныхъ телеграфовъ и телефо-
новъ, изображенъ на фотографіи 174.
11*
164
Обыкновенно волномѣръ состоитъ изъ маслянаго конденса-
тора емкостью до 5000—7000 см. и нѣсколькихъ катушекъ,
обладающихъ различными коэффиціентами самоиндукціи. Прихо-
дится дѣлать нѣсколько катушекъ,ибо ори одной предѣлы длинъ
волнъ (періодовъ) волномѣра оказываются слишкомъ узкими.
Дѣйствительно, если конденсаторъ волномѣра обладаетъ
емкостью въ 200 см. при нулевомъ положеніи стрѣлки и 5000
при положеніи стрѣлки на 180°, то при переходѣ отъ О до 180
емкость мѣняется въ 25 разъ, т. е. при единственной катушкѣ
длина волны мѣняется только въ 5 разъ.
Если этотъ же волномѣръ снабдить второй катушкой и подо-
гнать ея коэффиціентъ самоиндукціи такъ, чтобы длина волны
при первой катушкѣ и 180° конденсатора равнялась бы длинѣ
волны при второй катушкѣ и 0° конденсатора, то, примѣняя
обѣ катушкѣ, мы увеличимъ предѣлы длинъ волнъ волномѣра
вдвое.
Обыкновенно волномѣры снабжаются четырьмя или пятью
катушками.
Для каждой катушки и для всѣхъ положеній конденсатора
волномѣра вычисляются (иногда и опредѣляются) соотвѣт -.твую-
щія длины волнъ. По этимъ даннымъ составляются графики,
которыя всегда прилагаются къ волномѣрамъ. Онѣ имѣютъ видъ,
показанный на черт. 175,
По горизонтальной оси на нихъ отложены градусы конден-
сатора (отъ 0° до 180°), а по вертикальной длины волнъ въ
метрахъ.
Въ качествѣ указателя резонанса—въ волномѣрахъ употре-
бляютъ такъ называемый тепловой уаттметръ. Этотъ приборъ
предсіавляетъ собой тепловой амперметръ безъ шунта и раз-
нится отъ него только тѣмъ, что обладаетъ значительной чув-
ствительностью и. кромѣ того, имѣетъ шкалу, нанесенную не въ
амперахъ, а въ уаттахъ.
Отклоненія стрѣлки теплового уаттметра показываютъ мощ-
ность, которая тратится въ еамомъ приборѣ, т. е. дѣленія его
шкалы соотвѣтствуютъ произведенію изъ квадрата, проходящаго
по уаттметру тока, на сопротивленіе его нити. Въ сущности говоря,
пѣтъ особой необходимое іи пользоваться приборомъ со шкалой,
разбитой именно на уатты, а не на амперы, но для вычисленія
декремента, которое производится по наблюденіямъ, полученнымъ
при помощи волномѣра, уатты имѣть гораздо удобнѣе.
Уаттметры обладаютъ довольно значительнымъ сопротивле-
ніемъ порядка 5—10 2. вслѣдствіе чего включеніе ихъ непосред-
ственно въ цѣпь волномѣра сильно увеличиваетъ его затуханіе,
Чтобы этого избѣжать, уаттметръ включается при помощи
небольшого трансформатора такъ, какъ это показано на черт. 176,
— 165
Нѣкоторые волномѣры снабжаются въ качествѣ указателей
резонанса не уаттметрами, а маловольтными лампочками или
эвакуированными (Гейслеровыми) трубками.
Трубка, свѣтящаяся подъ дѣйствіемъ напряженія, вклю-
чается параллельно обкладкамъ конденсатора. Лампочку же вво-
дятъ либо подобно уаттметру во вторичную обмотку трансфор-
матора. либо ставятъ ее параллельно одному или нѣсколькимъ
виткамъ катушки волномѣра.
Вполнѣ очевидно, что кривую резонанса можно снять только
при помощи волномѣра, снабженнаго уаттметромъ. Если же онъ
обладаетъ лампочкой или трубкой, то можно лишь замѣтить
положеніе конденсатора, отвѣчающее максимуму свѣченія, т. е.
моменту резонанса.
§ 146. Мѣры предосторожности при работахъ съ волномѣ-
ромъ. При работахъ съ волномѣромъ необходимо, чтобы связь
между нимъ и измѣряемой цѣпью была непремѣнно очень малой.
Въ противномъ случаѣ волномѣръ будетъ оказывать возвратныя
дѣйствія на измѣряемую цѣпь, вслѣдствіе чего ея періодъ коле-
баній непремѣнно измѣнится. Тогда, очевидно, опредѣленіе по
кривой резонанса истинной величины періода измѣряемой цѣпи
становится невозможнымъ.
Если снимаютъ кривую резонанса для сложной схемы (свя-
занныя системы), то волномѣръ надо связывать только съ одной
изъ системъ, принявъ всѣ мѣры къ тому, чтобы другая система
не оказывала на волномѣръ никакихъ воздѣйствіи.
Несоблюденіе этого правила иногда прив дитъ къ тому, что
кривая резонанса совершенно искажается: въ ней, напримѣръ,
оильно уменьшается или даже совсѣмъ пропадаетъ одинъ изъ
максимумовъ.
Наконецъ, надо Принять мѣры, чтобы измѣряемая цѣпь не
воздѣйствовала не тосредственно на уаттметръ, что тоже можетъ,
исказить форму кривой резонанса.
§ 147. Измѣреніе волномѣромъ длины волнъ (періода) и
связи. Эти измѣренія сводятся къ полученію кривыхъ резонанса.
Если нужно очень точное наблюденіе, то снимаютъ полностью
кривыя, измѣняя емкость волномѣра черезъ каждые два или
одинъ градусъ и замѣчая соотвѣтствующіе отсчеты по уаттметру.
Пока измѣненія показаній уаттметра идутъ медленно, можно
дѣлать наблюденія и рѣже—напр. черезъ 5 градусовъ, но около
максимума слѣдуетъ наблюдать почаще.
Затѣмъ наблюденія строятъ на миллиметровой бумагѣ,
откладывая по горизонтальной оси градусы конденсатора, а по
вертикальной отсчеты уаттметра.
Удобно выбрать такой масштабъ, чтобы каждый градусъ
конденсатора и каждое дѣленіе уаттметра равнялись 5 мм.
166
По полученнымъ точкамъ проводятъ согласную кривую и
опредѣляютъ, какимъ градусамъ соотвѣтствуеіъ максимумъ.
Зачѣмъ по графикѣ волномѣра отыскиваютъ соотвѣтствующую
длину волны.
Если кривая получится съ двумя максимумами, то помимо
длинъ волнъ можно опредѣлить и связь, пользуясь формулой,
приведенной па стр. 163.
Надо замѣтить, что по кривой, полученной для одной изъ
двухъ сильно связанныхъ системъ, связь можно опредѣлить
только въ томъ случаѣ, если эти системы были настроены ві
резонансъ.
Описанныя выше измѣренія можно производить и не снимая
кривую резонанса. Тогда надо только замѣтить отсчетъ на кон-
денсаторѣ волномѣра, соотвѣтствуй щій максимуму отклоненія
уаттметра пли, если волномѣръ снабясенъ трубкой или лам-
почкой, то моменту наибольшаго ихъ свѣченія.
При такомъ способѣ наблюденія результаты получаются
менѣе точные, чѣмъ при съемкѣ кривой резонанса, такъ какъ
замѣтить максимумъ на глазъ труднѣе, чѣмъ опредѣлить его п'1
кривой.
Однако, при наличіи остраго резонанса результаты измѣ-
реній все же получаются практически достаточно хорошо.
§ 148. Измѣреніе емкостей.
а) Пусть имѣется конденсаторъ, емкость котораго ((1. ) же-
лаютъ измѣрить. Для этого собираютъ какую нибудь колеба-
тельную цѣпь и возбуждаютъ ее трансформаторомъ. Затѣмъ
подносятъ къ пей волномѣръ, настраиваютъ его въ резонансъ и
замѣчаютъ отсчетъ <1,, на конденсаторѣ. По графикѣ емкостей,
которая прилагается ко всякому волномѣру, опредѣляютъ
емкость С,. соотвѣтствующую отсчету сЬ.
Послѣ этого параллельно конденсатору волномѣра присое-
диняютъ измѣряемую емкость, опять настраиваютъ волномѣръ
въ резонансъ съ цѣпью, замѣчаютъ отсчетъ б-- и снимаютъ съ
графики емкость Сг,
Такъ какъ длина волны цѣпи остается все время неиз-
мѣнной, то полная емкость волномѣра должна быть одинаковой
при обоихъ наблюденіяхъ, если, конечно, пользовались въ обоихъ
случаяхъ одной и той же катушкой. Тогда
а =с,-с2.
По этой формулѣ видно, что этотъ способъ пригоденъ только
въ томъ случаѣ, если измѣряемая емкость меньше, чѣмъ емкость
всего конденсатора волномѣра.
Если измѣряемая емкость больше емкости волномѣра, то ее
можно включать послѣдовательно.
167
Тогда, производя наблюденія совершенно подобно тому, какъ
ото описано выше, мы получимъ:
о С»Сх ,
Сз Сх
откуда С, =сГ^-
Надо замѣтить, что измѣреніе вторымъ способомъ даетъ
точный результатъ только въ томъ случаѣ, если разность
отсчетовъ при второмъ и первомъ наблюденіяхъ достаточно
велика.
Во всякомъ случаѣ первый способъ точнѣе второго.
Ъ) Можно производить измѣреніе емкости другимъ спосо-
бомъ: собираютъ колебательную цѣпь, въ которую входятъ:
измѣряемая емкость С» , какая то катушка Ь и искровый про-
межутокъ. Къ этой системѣ, возбужденной трансформаторомъ,
подносятъ волномѣръ и измѣряютъ длину волныЛі. Затѣмъ
послѣдовательно съ измѣряемой емкостью включаютъ конденса-
торъ Со, емкость котораго точно извѣстна, и снова мѣрятъ длину
волны Х2.
По полученнымъ даннымъ измѣряемая емкость вычисляется
при помощи формулы:
Сх =Со^,— і ) .
Если не имѣется конденсатора, емкость котораго точно извѣ-
стна, то можно включать послѣдовательно съ измѣряемой емкостью
катушку Ьо. у которой точно опредѣленъ коэффиціентъ самоин-
дукціи. Тогда измѣряемая емкость вычисляется по формулѣ:
,, Хг3 —Хі2
и — І-'Ь»
Надо замѣтить, что по этимъ формуламъ емкость полу-
чится въ сантиметрахъ, если Ьо, Со X! и X, тоже выражены въ
сантиметрахъ.
с) Наконецъ есть третій способъ измѣренія емкостей съ
помощью т. н. мостика.
Собираютъ цѣпь, состоящую изъ реостата большого сопро-
тивленія (нѣсколько сотъ омъ), динамо машины перемѣннаго
тока, телефона и двухъ конденсаторовъ перемѣнной емкости
(удобнѣе всего—конденсаторовъ отъ волномѣра). Всѣ эти при-
боры располагаются такъ, какъ это показано на черт. 177 ?).
*> Динамо-машину слѣдуетъ брать большой частоты (п=500 ила
1000). Если нѣтъ динамо-машины, то вмѣсто нея можно пользоваться
ташикомъ, замкнутымъ на реостатъ черезъ трансформаторъ.
168 —
Наблюденіе производится слѣдующимъ образомъ: пускаютъ
динамо-машину, давъ ей самое малое возбужденіе, и замыкаютъ
рубильники. Ползунъ реостата ставятъ, примѣрно, на середину.
Затѣмъ, устанавливаютъ конденсаторъ С3 въ нѣк<>торое
положеніе вблизи 180° и слушаютъ въ телефонъ, двигая ручку
конденсатора С.. По мѣрѣ измѣненія емкости конденсатора С,
звукъ въ телефонѣ будетъ затихать, пройдетъ черезъ минимумъ
и снова начнетъ увеличиваться.
Положеніе конденсатора С4, при которомъ звукъ въ теле-
фонѣ пропадаетъ, соотвѣтствуетъ, какъ говорятъ, равновѣсію
мостика.
Когда звука въ телефонѣ нѣтъ, то, очевидно, токъ по нему
не проходитъ. Это можетъ быть только въ томъ случаѣ, если
разность напряженій на зажимахъ телефона равна нулю, т. е.
если паденіе вольтъ на вѣтви ід равно паденію вольтъ на вѣтви С3,
а также паденіе на г2 равно паденію на С4.
Если теперь мы присоединимъ параллельно конденса-
тору С4 измѣряемую емкость, то равновѣсіе нарушится и звукъ
въ телефонѣ снова появится. Чтобы вновь возстановить равно-
вѣсіе, емкость конденсатора С, придется уменьшить до нѣко-
торой величины С/.
Вполнѣ очевидно, что емкость конденсатора С4 должна,
быть уменьшена какъ разъ на величину, равную измѣряемой
емкости.
Отсюда слѣдуетъ такое правило: измѣряемая емкость равна
разности емкостей конденсатора С. при первомъ и второмъ
измѣреніи, т. е.
С» =0,-0/.
§ 149. Измѣреніе коэффиціента самоиндукціи. Измѣреніе
коэффиціента самоиндукціи проще всего производить по измѣ-
ренію длины волны.
Для этого, изъ измѣряемой катушки и какого либо конден-
сатора извѣстной емкости собираютъ колебательную цѣпь, возбуж-
даютъ ее трансформаторомъ и измѣряютъ длину волны.
Тогда 1 = 2 і ѴТс,
гдѣ X, Ь и С выражены въ сантиметрахъ *).
Если перевести длину волны въ метры, то вышеприведенная
формула приметъ видъ:
X = 0,02x1/ ЬС...............(37),
гдѣ X выражена въ метрахъ, а Ь и С—въ сантиметрахъ.
*) Си. формулу на стр. 163.
169
Изъ этой формулы искомая самоиндукція получается легко:
т - ка
(0,0 -пре
Можно измѣрять самоиндукцію и другимъ способомъ.
Именно, собираютъ какую либо колебательную цѣпь и волно-
мѣромъ измѣряютъ длину волны. Затѣмъ, вводятъ послѣдова
тельно съ кольцомъ волномѣра ту катушку, коэффиціентъ само-
индукціи которой желаютъ измѣрить, и снова производятъ
такое же наблюденіе.
Пусть при первомъ наблюденіи отсчетъ по волномѣру былъ й,
и соотвѣтствующія длина волны и емкость оавнялись X, и С(.
При второмъ наблюденіи отсчетъ былъ й2 и соотвѣтствующая
емкость С2. Длина волны осталась прежней, такъ какъ въ воз-
буждающей колебательной цѣпи ничего не измѣнилось.
По формулѣ (37) мы знаемъ, что если длина волны выра-
жена. въ метрахъ, а емкость и самоиндукція въ сантиметрахъ, то
X = 0,02т4/ПС.
Тогда, обозначивъ измѣряемую самоиндукцію черезъ , а
самоиндукцію волномѣра черезъ Ьо, мы можемъ написать слѣ-
дующія равенства:
X = 0,02 ~ і/ Ь0Сі — 0,02 х 1/'(То + и )С2,
откуда и = -(0 02г)2 • . с’ ’
По этой формулѣ Ьа получается въ сантиметрахъ, если X
выражена въ метрахъ, а С2 и Сі—въ сантиметрахъ.
Желая выразить Ь въ генри, надо полученный результатъ
раздѣлить на 10” *).
*) Иногда для измѣренія самоиндукцій удобно также пользоваться
перемѣннымъ токомъ. Включаютъ измѣряемую катушку въ пѣпь пѳре
мѣннаго тока и измѣряютъ: 1) частоту (п), 2) силу тока (Д) въ катушкѣ,
коэффиціентъ самоиндукціи которой желаютъ опредѣлить, и 8) паденіе
вольтъ въ ней (V). ___________
Тогда V = Д ѴК2 + (2кпЬ)3
Пренебрегая величиной омическаго сопротивленія, получаемъ, что
г —.-У............................
2кіъІ
Если пренебрегать омическимъ сопротивленіемъ не желаютъ, то
формула получается болѣе сложная, именно:
_]/Ѵ3- І3Ва
2т.пЛ ’
По этимъ формуламъ Ь получается въ генри, если 4 выражено въ
амперахъ, Ѵ~въ вольтахъ, а К—въ омахъ.
170
ГЛАВА XIV.
Основанія устройства радіостанціи.
§ 150. Идея рчдіотеле-рафированія заключается, какъ
извѣстно, въ томъ, что въ какомъ либо пунктѣ земной поверх-
ности имѣется нѣкоторая группа приборовъ, такъ называемая
отправитемная станція, которая возбуждаетъ въ пространствѣ
электромагнитныя волны. На нѣкоторомъ разстояніи отъ нея
находится другая группа приборовъ, пріемная станція, въ ко-
торой подъ дѣйствіемъ этихъ электромагнитныхъ волнъ возни-
каютъ индуктированные токи.
Очевидно, что индуктированные токи существуютъ въ пріем-
ной станціи въ теченіе в'его того времени, пока отправительная
посылаетъ въ пространство волны.
Поэтому, если пріемная станція снабжена такими прибо-
рами, которые трансформируютъ воспринимаемую ею энергію въ
звукъ телефона, то каждая продолжительная посылка волнъ
будетъ обнаруживаться въ немъ длиннымъ звукомъ, а кратко-
временная—короткимъ.
Чередуя длинныя и короткія посылки волнъ соотвѣтственно
знакамъ азбуки Морзе, можно, такимъ образомъ, передать сигналъ
(радіотелеграмму) отъ отправителыюй станціи А къ пріемной
станціи В.
Если хотятъ передать сигналъ обратно, т. е. отъ В къ А,
то очевидно станцію В надо снабдить приборами, необходимыми
для отправленія, а станцію А—приборами, необходимыми для
пріема.
В ія совокупность приборовъ, служащихъ какъ для отправ-
ленія, такъ и для пріема радіотелеграммъ, называется радіо -
станціею.
§ 151. Радіостанція состоитъ изъ трехъ составныхъ частей
Главнѣйшей составной частью является радіосѣть или воз-
душный проводъ. Онъ представляетъ собой развернутую колеба.-
Совершенно подобнымъ же образомъ можно измѣрить и емкость,
правда, если она велгка.
Если паденіе вольтъ въ конденсаторѣ, включенномъ въ цѣпь пере-
мѣннаго тока съ частотою п, равно V, а сила тока, въ номъ равна .1. т<‘
откуда
2"пС
г- 1
По этой формулѣ С получается въ фарадахъ, если .1 выражено еь
амперахъ, а V—въ вольтахъ.
171
тельную систему и служитъ какъ для возбужденія, такъ и для
улавливанія электромагнитныхъ волнъ.
Слѣдую ная составная часть радіостанціи есть отправи-
темная станція или передатчикъ, заключающій въ себѣ цѣлый
рядъ приборовъ, необходимыхъ для того, чтобы возбудить въ
радіосѣти быстрыя электрическія кол банія и тѣмъ заставить
ее излучать электромагнитныя волны.
Третьей составной частью является пріемная станція иля
пріемникъ.
Индуктированные токи, которые возникаютъ въ радіосѣти
подъ дѣйствіемъ приходящихъ извнѣ электромагнитныхъ волнъ,
въ большинствѣ случаевъ обладаютъ настолько большой частотой
и настолько малой силой, что не могутъ быть обнаружены безъ
помощи особыхъ приборовъ, такъ называемыхъ волноуказателеѵ,..
Пріемникъ и состоитъ изъ такого волноу казателя, снабженнаго
нѣсколькими вспомогательными приборами и соединеннаго тѣмъ
или инымъ способомъ съ радіосѣтью.
§ 152. Двѣ переговаривающіяся радіостанціи можно разсмат-
ривать какъ двѣ колебательныя системы, связанныя чрезвычайно
слабой связью *).
Поэтому, для наилучшаго воздѣйствія одной изъ нихъ на
ДРУі'У10. необходимо соблюденіе условій резонанса, т. е. настройки
пріемной радіостанціи на ту же длину волны, которой работаетъ
птправительная.
Резонансъ важенъ еще и въ другомъ смыслѣ. Если бы
этого явленія, вообще, не существовало, то всякая пріемная
станція, находясь въ сферѣ дѣйствія нѣсколькихъ одновременно
работающихъ отправительныхъ, воспринимала бы не только
сигналы той радіостанціи, съ которой она хочетъ переговари-
ваться, но и сигналы всѣхъ остальныхъ. Это неизбѣжно влекло бы
за собою путаницу и сдѣлало бы веденіе переговоровъ совер-
шенно невозможнымъ. Но благодаря явльнію резонанса пріемная
станція, настроившись въ реьонансъ съ той отправительной, съ
которой нужно, можетъ выдѣлить получаемые отъ нея сигналы,
такъ какъ они будутъ получаться сильно, въ то время какъ
сигналы другихъ радіостанцій, не попавшихъ въ резонансъ
съ нашей пріемной, если и будутъ обнаруживаться, то очень
слабо.
Здѣсь весьма существенную роль играетъ острота на-
стройки.
Подробно ея значеніе будетъ выяснено въ главѣ о пріемни-
кахъ, теперь же ограничимся указаніемъ лишь на то, что чѣмъ
острѣе настройка, тѣмъ меньше вѣроятность помѣхи со стороны
постороннихъ станцій.
*) Она выражается, вѣроятно, милліонными долями процента.
172
Острота настройки зависитъ отъ суммы затуханій обѣихъ
колебательныхъ систе гь: возбуждающей и воспринимающей,
т. е. въ нашемъ случаѣ отъ суммы затуханій отправительной и
пріемной станціи.
Отсюда слѣдуетъ, что для полученія острой настройки необ-
ходимо:
1) чтобы въ отправительной станціи возбуждались слабо
затухающія колебанія и
2) чтобы пріемная станція обладала наивозможно малымъ
.затуханіемъ.
ГЛАВА XV.
Радіосѣти.
§ 153. Форма радіосѣтей. Простѣйшей радіосѣтью является
прямолинейный проводникъ, поднятый вертикально на нѣко-
торую высоту и соединенный нижнимъ своимъ концомъ съ
землею.
Внѣшнее дѣйствіе радіосѣти, т. е. мощность излученныхъ ею
волнъ зависитъ отъ мощности возникающихъ въ ней электри
ческахъ колебаній, которая выражается, какъ извѣстно, слѣ-
дующей формулой:
р_ СУ3
2
Отсюда видно, что при заданныхъ—напряженіе (V) и числѣ
разрядовъ (ѵ), сильное внѣшнее дѣйствіе сѣти, а слѣдовательно
я большая дальность передачи сигналовъ, можетъ быть осу-
ществлено только при наличіи большой емкости. Это обстоятель-
ство въ первые же времена послѣ возникновенія радіотел-гра-
фированія заставило отказаться отъ простыхъ сѣтей и выдвинуло
вопросъ о созданіи сѣтей сложной формы, обладающихъ значи-
тельной емкостью при сравнительно небольшихъ линейныхъ
размѣрахъ.
Заземленную радіосѣть можно разсматривать какъ конден-
саторъ, у котораго одной обкладкой служатъ провода сѣти,
а другою—земля. Поэтому для увеличенія емкости есть два
пути:
1) увеличить поверхность сѣти, составляя ее изъ нѣсколь-
кихъ проводовъ, соединенныхъ параллельно, и
2) уменьшить разстояніе между обкладками, т. е. приблн-
звп- сѣть къ землѣ.
173 —
На дѣлѣ примѣняются оба способа: сѣти составляютъ азъ
нѣсколькихъ проводовъ, которые до нѣкоторой высоты идутъ
вертикально, а затѣмъ изгибаются и проводятся горизонтально
на извѣстномъ разстояніи отъ земли.
Въ общемъ, зависимость емкости сѣти отъ ея формы можетъ
быть выражена слѣдующимъ образомъ:
При неизмѣнной общей длинѣ сѣти ея емкость увели-
чивается:
1) при увеличеніи числа параллельно соединенныхъ про-
водовъ,
2) при увеличеніи разстоянія между этими проводами, и
3) при уменьшеніи разстоянія между горизонтальной частью
сѣти и землею.
Первые два средства увеличенія емкости требуютъ возра-
станія размѣровъ сѣти, что, конечно, не желательно, особенно
на корабляхъ.
Третье же средство, дѣйствуя въ смыслѣ увеличенія емкости
очень хорошо, приноситъ все же нѣкоторый ущербъ внѣшнему
дѣйствію, такъ какъ по мѣрѣ приближенія къ землѣ проводовъ
радіосѣти, ея электромагнитное поле дѣлается сосредоточеннымъ
въ пространствѣ между сѣтью и землею, что влечетъ за собою
ухудшеніе условій излученія.
Послѣ многихъ испытаній, практика выработала нѣкоторые
типы сѣтей, которые теперь приняты повсемѣстно.
Наиболѣе типичными являются сѣти типа Г, Т, двухскатная,
вѣерная и зонтичная. На корабляхъ примѣняются преиму-
щественно сѣти первыхъ трехъ типовъ.
Зонтичная сѣть на корабляхъ не употребляется и находитъ
себѣ примѣненіе на береговыхъ радіостанціяхъ. Вѣерная же
сѣть примѣняется вообще рѣдко. формы всѣхъ этихъ сѣтей
изображены схематически на черт. 178, 179, 180, 181 и 182.
Иногда Г и Т-образныя сѣти дѣлаются не плоскими, а ци-
линдрическими (черт. 183). Такое устройство представляетъ
собой извѣстную выгоду, т. к. позволяетъ при той же емкости
имѣть нѣсколі ко меньшую ширину.
§ 154. Устройство радіосѣтей. Радіосѣть строится изъ бронзо-
ваго гибкаго проводника (въ нашемъ флотѣ изъ 7-ми жильнаго
канатика діаметромъ въ 2,5 или з мм.) и подымается на мачтахъ
при помощи рейковъ, изоляторовъ, горденей и оттяжекъ. Цн
линдрическія сѣти подымаются на металлическихъ обручахъ.
Схематически всѣ эти подъемныя приспособленія изображены
на черт. 178 и пр.
Въ качествѣ матеріала для изоляторовъ примѣняется эбо-
нитъ, стекло или Фарфоръ. Рейки дѣлаются изъ сосноваго дерева,
а обручи изъ мѣдной высеребренной трубки. Обручи и рейки
174
«троятся такихъ размѣровъ, чтобы разстояніе между отдѣльными
параллельными проводами сѣти было не меньше 1 или 1,25 метра
Число параллельныхъ проводовъ бываетъ обыкновенно 4 или С>
Всякая сѣть должна удовлетворять условію однотонности,
т. е. она должна обладать единственной естественной длиною
волны.
Этому условію вполнѣ удовлетворяютъ тѣ сѣти, у которыхъ
:всѣ составляющіе проводники обладаютъ одинаковой длиной.
Но вь нѣкоторыхъ сѣтяхъ, напримѣръ вѣерныхъ, крайніе
проводники бываютъ длиннѣе среднихъ, вслѣдствіе чего, при
свободномъ разрядѣ, каждый составляющій проводникъ будетъ
излучать волну иной длины, чѣмъ сосѣдній.
Чтобы избѣжать такого явленія, въ вѣерныхъ сѣтяхъ верхніе
концы проводниковъ всегда соединяются другъ съ другомъ однимъ
общимъ уравнительнымъ проводомъ. Для сѣтей Т, Г, двухскатной
и зонтичной особой необходимости въ уравнительныхъ прово-
дахъ не имѣется.
Въ смыслѣ прочности сѣть должна быть разсчитана такъ,
чтобы она свободно выдерживала вѣтеръ въ 11 балловъ (давленіе
въ 13 фунтсвъ на 1 кв. футъ).
Вводъ сѣти въ помѣщеніе радіостанціи производится при
помощи особыхъ вводныхъ трубъ, надежно из тирующихъ ее
отъ корпуса и предохраняющихъ личный составъ отъ случайнаго
прикосновенія къ сѣти, которое, въ виду высокаго напряженія,
можетъ быть опасно для здоровья.
Подроби сти устройства вводныхъ приспособленій, такъ же
какъ и описаніе изоляторовъ, канатиковъ, рейковъ и т. д. можно
вайти въ „Правилахъ по радіотелеграфу для судовъ флота"
изданія 1909 года.
§ 155. Зависимость между длиною сѣти, длиною ея волны
и емкостью. Изъ § 127 мы знаемъ, что для прямолинейнаго за-
земленнаго вибратора волновой коэффиціентъ (и) равенъ 4, т. е.
>. = 4і.
Для сложныхъ сѣтей волновой коэффиціентъ имѣетъ
нѣсколько большее значеніе. При параллельномъ соединеніи
нѣсколькихъ проводниковъ общая емкость увеличивается, а
коэффиціентъ самоиндукціи уменьшается. Если бы самоиндукція
уменьшалась во столько же разъ, во сколько увеличивается
емкость, то, очевидно, при равныхъ длинахъ -естественныя длины
волнъ сложныхъ сѣтей были бы одинаковы съ длинами волнъ
простой сѣти. Но опытъ показываетъ, что емкость растетъ силь-
нѣе, чѣмъ уменьшается самоиндукція, вслѣдствіе чего по мѣрѣ
увеличенія числа проводовъ и при неизмѣнной длинѣ сѣти,
длина волны, а вмѣстѣ съ нею и волновой коэффиціентъ, уве-
личивается.
175
Кромѣ того, волновой коэффиціентъ возрастаетъ по мѣрѣ
уменьшенія разстоянія между горизонтальной частью сѣти к
землею.
Ниже, въ таблицѣ приведены приблизительные волновые
коэффиціенты для сѣтей различной формы.
Слѣдуетъ замѣтить, что въ двухстороннихъ сѣтяхъ (Т образ-
ная и двухскатная) за длину сѣти считается длина вертикаль-
ной части плюсъ длина одного изъ скатовъ.
ФОРМА СѢТИ. X и=т
Прямолинейный зазем- ленный вибраторъ. 4
т 6-6,5
г 4,-5
Двухскатная. 5,5—6
Зонтичная. 21Ь*)
Для приблизительнаго подсчета емкости сѣти можно пользо-
ваться слѣдующимъ правиломъ. Емкость сѣти въ сантим. бываетъ
приблизительно въ 2.5 или 3 раза больше, чѣмъ естественная
длина волны въ метрахъ, причемъ этотъ переводный множитель
тѣмъ ближе къ 3-мъ, чѣмъ сложнѣе сѣть **).
Это правило, вмѣстѣ съ таблицей волновыхъ коэффиціен-
товъ, бываетъ важно для расчета сѣти.
Пусть напримѣръ, над> на данномъ кораблѣ поднять сѣть
емкостью въ 1200 сантим. и съ естественной длиною волны въ
800 м. Тогда въ нѣкоторомъ масштабѣ вычерчиваютъ рангоутъ
корабля и снимаютъ съ чертежа тѣ размѣры, которыми обладали
бы сѣти различной формы. Затѣмъ по приведеннымъ выше пра-
вилу и таблицѣ опредѣляютъ естественную К и С проектируе-
мыхъ сѣтей различной формы и останавливаются на той, кото-
рая наиболѣе близко подойдетъ къ заданнымъ величинамъ.
*) Ь ость высота подвѣса сѣти.
") Правило и таблица даютъ хорошіе результаты для плоскихъ 4-хъ
проводныхъ сѣтей съ разстояніями между проводами въ 1 м.; для много-
лроводныхъ и цилиндрическихъ сѣтей волновые коэффиціенты, а также и
переводные множители нѣсколько больше.
176 —
§ 156. Измѣненіе длины волны сѣти. Часто является необхо-
димымъ измѣнить длину волны сѣти. Для этого въ нее вклю-
чаютъ послѣдовательно катушку или кі нд нсаторъ.
Включеніе катушки увеличиваетъ длину волны и уменъішівъп.
еилу тока въ сѣти.
Включеніе конденсатора, наоборотъ, уменьшаетъ длину волны.
Сила тока при этомъ тоже уменьшается.
Для измѣненія длины волны въ сѣти пріемныхъ станцій
вводятъ и конденсаторы, и катушки.
Конденсаторы примѣняются всегда перемѣнные, позволяющіе
измѣнять емкость непрерывно. Устройство такихъ конденса-
торовъ приведено въ „Курсѣ для рядовыхъ телеграфистовъ"
въ § 73.
Самоиндукція устраивается либо въ видѣ катушекъ, раздѣ-
ленныхъ на секціи, либо въ видѣ варіометровъ.
Устройство катушекъ просто и никакихъ поясненій не тре-
буетъ; что же касается варіометровъ, то идея ихъ устройства,
заключается въ слѣдующемъ. Имѣются 2 плоскія катушки М
и 8, соединенныя другъ съ другомъ послѣдовательно и наложен-
ныя одна на другую (черт. 184 и 185).
Одна катушка неподвижна, а другая при помощи рукоятки
можетъ поворачиваться вокругъ оси О.
Когда катушки находятся въ положеніи I (черт. 181) то онѣ
создаютъ магнитные потоки противоположныхъ направленій
Поэтому силовыя линіи одной катушки уничтожаютъ силовыя
линіи другой въ результатѣ чего весь приборъ въ этомъ поло-
женіи обладаетъ нѣкоторой весьма малой самоиндукціей. По мѣрѣ
поворота подвижной катушки, ея вліяніе на магнитный потокъ
неподвижной начинаетъ уменьшаться, вслѣдствіе чего самоиндук-
ція всего варіометра растетъ Вь концѣ концовъ, когда катушка М
приметъ положеніе указанное на черт. 185, то ея потокъ уже
не будетъ оказывать вліянія на катушку 8, вслѣдствіе чего
самоиндукція варіометра приметъ наибольшее значеніе.
Варіометры, примѣняемые на станціяхъ, бываютъ довольно
различнаго устройства, но идея ихъ устройства всегда одинакова;
коэффиціентъ самоиндукціи прибора мѣняется благодаря измѣ-
ненію взаимнаго расположенія составляющихъ его катушекъ.
Въ отправительныхъ станціяхъ, для измѣненія длины волнъ-
сѣти, конденсаторы не примѣняются. Причиной этого служитъ
трудность изготовленія перемѣнныхъ конденсаторовъ, выдержи-
вающихъ большое напряженіе.
Измѣненіе длины волны въ отправительныхъ станціяхъ
всегда производится при помощи перемѣнной самоиндукціи,
которая осуществляется либо въ видѣ варіометра, либо въ видѣ
— 177 —
катушки, разбитой на секціи *). Въ большинствѣ случаевъ при-
мѣняютъ то и другое, удлинительную катушку—для грубыхъ
измѣненій длины волны, а варіометръ—для болѣе точной уста-
новки.
Иногда вмѣсто варіометра, прибора довольно сложнаго и
нѣжнаго, примѣняютъ спиралп съ подвижными контактами.
Устройство ихъ схематически изображено на черт. 186. Эти
спирали въ выдѣлкѣ много проще и дешевле варіометровъ,
почему въ послѣднее время онѣ получили очень большое ра-
спространеніе. Часто ихъ называютъ спиральными варіометрами.
Если не обращать вниманія на сложность конструкціи и
нѣжность, то обыкновенный варіометръ слѣдуетъ считать лучше
спиральнаго. Преимущество перваго заключается въ томъ, что
въ немъ при измѣненіи самоиндукціи сопротивленіе не мѣняется,
а слѣдовательно не измѣняются и вредныя потери; въ спираль-
номъ же варіометрѣ, увеличеніе самоиндукціи неминуемо вле-
четъ за собою и увеличеніе сопротивленія, что, очевидно, нельзя
считать выгоднымъ.
Однако это увеличеніе сопротивленія бываетъ, обыкновенно,
такъ незначительно по сравненію съ сопротивленіемъ всей сѣти,
что съ нимъ на практикѣ не считаются.
§ 157 Заземленіе. Мы неоднократно уже упоминали, что
р діосѣти обыкновенно заземляются.
Заземленная сѣть выгоднѣе симметричной потому, что при
той же полной длинѣ она обладаетъ большей емкостью и потому
способна къ возбужденію болѣе мощныхъ волнъ. Кромѣ того,
построить заземленную сѣть легче, чѣмъ симметричную. ОднаКо
заземленная сѣть работаетъ хорошо только тогда, когда зазем-
леніе надежно. Въ противномъ случаѣ, т. е. при большомъ со-
противленіи контакта, земля—нижняя часть сѣти, пучность тока
передвигается вверхъ по сѣти, что вредно отзывается какъ на
возбужденіи, такъ и на улавливаніи электромагнитныхъ волнъ.
На судовыхъ станціяхъ хорошее заземленіе осуществляется
довольно легко.
Для этого берутъ- полосы листовой красной мѣди толщиною
примѣрно ВЪ 3/за" и шириной въ 9" и крѣпятъ ихъ къ стальной
настилкѣ палубы (въ помѣщеніи радіостанціи) заклепками или
болтами, съ такимъ разгономъ, чтобы мѣдь плотно прилегала
къ палубѣ. Стальная настилка палубы въ мѣстѣ прикрѣпленія
мѣди должна быть тщательно очищена отъ ржавчины и краски.
Нижняя поверхность мѣдныхъ полосъ должна быть вылу-
жена и хорошенько отмыта отъ жира и кислотъ.
ѣ Такая катушка называется обыкновенно ддлгпштемшт.
12
178
Передъ закрѣпленіемъ полосъ между ними и настилкой
палуби для улучшенія контакта прокладывается станіоль.
Соединенія листовъ заземленія съ приборами радіостанціи
производится тоже при помощи полосовой мѣди шириной около
4'. Эга полоса проводится вдоль стѣнокъ всего помѣщенія радіо-
станціи и снабжается въ нѣсколькихъ мѣстахъ зажимами, къ
которымъ уже и прикрѣпляются соотвѣтствующіе приборы.
Всѣ соединенія полосъ заземленія между собою должны быть
пропаяны.
Для наблюденія за заземленіемъ его не закрываютъ наглухо
деревянной настилкой, а дѣлаютъ съемные люки.
Подробности устройства заземленія на судахъ флота можно
найти въ „Правилахъ по радіотелеграфу для судовъ флота"
изданія 1909 года.
Заземленіе на береговыхъ станціяхъ устроить гораздо труд-
нѣе. Проще всего это сдѣлать, если станція расположена у са-
маго берега */ Тогда въ воду погружаютъ большой листъ мѣди
(1>/2—2 кв. метра) и отъ него ведутъ въ помѣщеніе станціи
полосовой проводникъ. Если же береговая черта находится да-
леко отъ станціи, то для заземленія приходится копать яму до
грунтовой воды. Въ нее погружаютъ мѣтный листъ, отъ кото-
раго выводятъ полосовой проводъ въ помѣщеніе станціи.
На мощныхъ береговыхъ станціяхъ въ видѣ заземленія
употребляютъ иногда очень большую мѣдную сѣтку круглой
или квадратной формы. Ея діаметръ обыкновенно превышаетъ
длину горизонтальной части радіосѣти.
Такая сѣтка не погружается въ грунтовую воду, а заклады-
вается на сравнительно небольшую глубину, порядка 0,5 -1 метра.
Подобное заземленіе даетъ удовлетворительные результаты
только въ томъ случаѣ, если почва хорошо проводитъ, т. е. если
она достаточно напитана влагой; если же въ мѣстности распо-
ложенія радіостанціи почва проводитъ дурно, какъ напримѣръ
песокъ, сланецъ, екала, то заземленіемъ не пользуются, а при-
мѣняютъ такъ называемый противовѣсъ.
Противовѣсъ представляетъ собою изолированную отъ земли
металлическую поверхность, емкость которой подбирается такъ,
чтобы замѣна земли противовѣсомъ не измѣняла распредѣленія
тока въ сѣти **).
Въ сущности сѣть съ противовѣсомъ похожа на симметрич-
ный проводъ. Формы противовѣсовъ бываютъ чрезвычайно раз-
личны. Во всякомъ случаѣ онъ представляетъ собой рядъ про-
*) Надо замѣтить, что здѣсь разумѣется непосредственная близость,
т. е. всего нѣсколько метровъ.
**) Другими словами, чтобы пучность тока осталась на томъ яго
мѣстѣ, какъ и въ случаѣ заземленія.
— 179
подовъ, натянутыхъ надъ землей на нѣкоторой высотѣ (1 метръ
и болѣе) и образующихъ собою изолированную отъ земли сѣтку.
На черт. 187 а и Ь въ видѣ примѣра показаны сѣть и про-
тивовѣсъ для небольшихъ полевыхъ станцій.
Число проводовъ противовѣса, а также его размѣры трудно
опредѣлить заранѣе точно. Однако считается, что число прово
довъ въ противовѣсѣ не должно быть меньше, чѣмъ въ сѣти,
а размѣры противовѣса должны быть таковы, чтобы онъ выхо
дилъ за предѣлы очертанія воздушной сѣти по крайней мѣрѣ
на 20%>.
§ 158. Потери энергіи въ землѣ. Электрическія силовыя
линіи сѣти проходятъ не только по воздуху, по частью и по
землѣ. Дѣйствительное, не теоретическое расположеніе электри-
ческихъ силовыхъ линій вокругъ сѣти съ заземленіемъ показано
на черт. 188 а и Ь.
Вслѣдствіе прохожденія силовыхъ линій, въ толщѣ земли
возникаютъ токи, на что, очевидно, тратится извѣстная часть
энергіи. Точно разсчитать эту потерю чрезвычайно трудно, но
при взглядѣ на чертежъ прямо становится яснымъ, что болѣе
выгодно дѣлать заземленіе при помощи большой сѣтки (черт. 188 Ъ),
ибо въ этомъ случаѣ силовыя линіи проходятъ въ землѣ гораздо
меньшіе пути, чѣмъ въ случаѣ заземленія при помощи листа
(черт. 188 а).
При противовѣсѣ потеря на земные токи тоже бываетъ
меньше, чѣмъ при заземленіи листами. Въ этомъ легко убѣдиться,
сравнивая черт. 188 а и 189.
Здѣсь надо отмѣтить, что потеря па земные токи зависитъ
большой степени отъ проводимости почвы.
Потеря бываетъ довольно значительна, если почва дурно
проводитъ. Если же она проводитъ хорошо, или же если она
совсѣмъ не проводитъ (гранитъ, напримѣръ), то потеря на зем-
ные токи уменьшается *).
На судовыхъ станціяхъ о потерѣ на земные токи говорить
почти не приходится, такъ какъ:
1) заземляющей поверхностью является вся огромная поверх-
ность подводной части корабля и
2) проводимость воды достаточно велика.
§ 159. Затуханіе радіосѣтей. Затуханіе радіосѣти зависитъ
отъ потерь энергіи и представляетъ собою сумму нѣсколькихъ
слагаемыхъ, являющихся результатомъ слѣдующихъ видовъ
потерь:
") На первый взглядъ можетъ показаться страннымъ, что потеря
уменьшается, когда почва совсѣмъ не проводить, но въ этомъ случаѣ ее
можно разсматривать какъ діэлектрикъ, въ которомъ, если и существуетъ
потеря, то только на діэлектрическій гистерезисъ, но не на тепло Джоуля.
12*
180 —
1) Джоулево тепло въ проводахъ радіосѣти и противовѣса,
если онъ есть,
2) земные токи, <
3) истеченіе съ концовъ сѣти и противовѣса,
4) токи Фуко и гистерезисъ въ стальныхъ мачтахъ и таке-
лажѣ,
5) излученіе.
Послѣдняя изъ этихъ потерь, очевидно, полезна; всѣ же
остальныя являются неизбѣжнымъ зломъ, къ уменішенію кото-
раго всегда надлежитъ притимать всѣ доступныя мѣры.
1) Потеря на Джоулево тепло бываетъ обыкновенно незна-
чительна, если суммарная окружность проводовъ сѣти подобрана
правильно.
На корабляхъ вт бол1 шинствѣ случаевъ примѣняютъ че-
тырехъ или шести проводныя сѣти, сдѣланныя изъ штатнаго
бронзоваго канатика діаметромъ въ 2,5 мм.
Для шести канатикові сумма окружностей будетъ равна
А = 6п<1, гдѣ (1 есть діаметръ каждаго отдѣльнаго провода, т. е.
А = 3,14 X 2.5 X 6 = 47,1 ММ.
Для нормальныхъ судовыхъ станцій такая общая окружность
вполнѣ достаточна, ві чемъ легко убѣдиться, примѣняя формулу,
приведенную на стр. 135.
Слѣдуетъ имѣть въ виду, что если сѣть состоитъ изъ 6-ти,
напримѣръ, проводовъ, то вводить ее въ помѣщеніе радіостанціи
необходимо проводникомъ, окружность котораго не меньше, чѣмъ
сумма окружностей отдѣльныхъ проводниковъ сѣти. Въ против-
номъ случаѣ вблизи отъ заземленія, т. е. въ мѣстѣ наибольшей
силы тока, сопротивленіе будетъ больше, чѣмъ въ верхнихъ
частяхъ сѣти, гдѣ сила тока меньше.
На береговыхъ станціяхъ общая окружность сѣти и противо-
вѣса, если онъ имѣется, разсчитывается подобнымъ же образомъ.
2) Потеря энергіи на земные токи на судовыхъ станціяхъ,
какъ уже говорилось выше, незначительна. На береговыхъ стан-
ціяхъ, гдѣ заземленіе въ большинствѣ случаевъ менѣе надежно,
чѣмъ на судовыхъ, этотъ видъ потерь имѣетъ существенное
значеніе.
3) При работѣ отправительной станціи на полную мощность
часто бываетъ замѣтно свѣченіе сѣти въ мѣстахъ, близкихъ въ
пучности напряженія. Эго свѣченіе происходить изъ за непосред-
ственнаго истечі нія электрическихъ зарядовъ въ воздухъ, что
влечетъ за собою извѣстную потерю энергіи. Чтобы уменьшить
этотъ видъ потерь, провода сѣти избѣгаютъ сгибать подъ углами
острѣе 45°*). и, кромѣ того, стараются заряжать сѣть до тажого
) Истеченія легче возникаютъ съ острій.
181
напряженія, пра которомъ еше не возникаютъ истеченія. Въ
этомъ смыслѣ отправители современнаго типа (звучащіе) не
оставляютъ желать ничего лучшаго, такъ какъ они развиваютъ
большую мощность за счетъ частыхъ разрядовъ при сравнительно
низкомъ напряженіи.
4) Потеря на токи Фуко и гистерезисъ въ металлическихъ
мачтахъ и стальномъ такелажѣ можетъ поглотить довольно
значительное количество энергіи. Чтобы ослабить ее, принимаютъ
2 мѣры:
а) стараются не проводить сѣть близко и параллельно
стальному такелажу ше ближе 6 футъ),
Ъ) врубаютъ въ стальной такелажъ изоляторы, разбивая
этимъ всѣ штаги, фордуны и т. д. на возможно мелкія части.
Во всякомъ случаѣ необходимо имѣть въ каждомъ сталь-
номъ штагѣ или оттяжкѣ по крайней мѣрѣ 3 изолятора: одинъ
вверху, другой внизу, а третій въ серединѣ.
Для этой цѣли примѣняются фарфоровые, эбонитовые или
деревянные изоляторы.
Такимъ образомъ мы выяснили какими мѣрами можно осла-
бить вредныя потери сѣти и тѣмъ уменьшить вредную, такъ,
сказать, часть затуханія.
Обыкновенно, при раціональномъ устройствѣ сѣти, эта
вредная часть затуханія бываетъ меньше полезной его части,
происходящей изъ за излученія.
Величина полезной части затуханія зависитъ отъ способ-
ности сѣти излучать въ пространство волны, которая, въ свою
очередь, зависитъ отъ формы сѣти: чѣмъ свободнѣе располага-
ются силовыя линіи вокругъ сѣти, тѣмъ лучше она излучаетъ.
Отсюда слѣдуетъ, что затуханіе, происходящее изъ за излу-
ченія, бываетъ тѣмъ больше, чѣмъ проще сѣть и чѣмъ она
менѣе снижена относительно земли.
Зонтичныя сѣти съ сильно пониженными скатами облада-
ютъ наименьшимъ затуханіемъ, происходящимъ изъ за излученія;
наоборотъ — наибольшимъ затуханіемъ этого рода обладаетъ
простая сѣть.
Надо замѣтить, что все сказанное выше относится къ зату-
ханію сѣтей при естественной длинѣ волны. Ври удлиненіи ея
путемъ включенія катушки самоиндукціи излученіе, какъ
извѣстно, понижается, а слѣдовательно уменьшается и затуханіе,
происходящее изъ за этой потери.
182 —
ГЛАВА XVI.
Типы отправителей.
§ 160. По характеру колебаній, возникающихъ въ сѣти
отправительныхъ станцій, онѣ могутъ быть подраздѣлены на 2
большихъ класса:
1) на станціи, работающія сильно затухающими колеба-
ніями, и
2) на станціи, работающія слабо затухающими колебаніями.
Въ настоящее время наибольшимъ распространеніемъ поль-
зуется второй типъ отправительныхъ радіостанцій; первый типъ
уже отжилъ и почти совершенно выведенъ изъ употребленія *)
По методу возбужденія колебаній въ сѣти отправительныя
станціи тоже раздѣляются на 2 группы, именно:
1) на станціи съ непосредственнымъ возбужденіемъ (про-
стая схема),
2) на станціи съ косвеннымъ возбужденіемъ (сложная схема).
При пользованіи первымъ методомъ въ нижней части сѣти
(у заземленія) включается искровой промежутокъ, электроды
котораго отведены къ какому либо источнику высокаго напря-
женія, напр. къ инді кціонной катушкѣ. Получая заряды отъ
катушки, сѣть разряжается обычнымъ путемъ черезъ искровой
промежутокъ съ періодомъ (длиною волны), зависящимъ отъ ея
емкости и самоиндукціи.
При пользованіи вторымъ методомъ, искровой промежутокъ
въ радіосѣть не вводится и колебательный процессъ возбуждается
въ ней индуктивнымъ путемъ при помощи замкнутаго контура
который питается трансформаторомъ или индукторомъ.
Первый изъ указанныхъ способовъ пригоденъ только для
возбужденія сильно затухающихъ колебаній; что же касается
второго, то при его помощи можно получить, какъ сильно зату-
хающія, такъ и слабо затухающія колебанія.
Простая схема.
§ 161. Отправитель, построенный по простой схемѣ, изобра-
женъ на черт. 190 и состоитъ изъ слѣдующихъ составныхъ
частей: аккумуляторная батарея В, ключъ Морзе К, индукторъ А
*) Существуютъ также станціи, работающія незатухающими колеба
кіями, которыя теперь начинаютъ входить въ общее употребленіе. Краткій
обзоръ возбужденія незатухающихъ колебаній съ перечисленіемъ типич-
ныхъ отправителей, а также приспособленій для пріема будетъ приведенъ
ниже, въ особомъ приложеніи.
183
электромагнитный прерыватель « и разрядникъ Р, къ электро-
дамъ котораго присоединяются сѣть А и земля Е.
Вся схема раздѣляется на слѣдующія 3 главныя цѣпи:
1) цѣпь низкаго напряженія: батарея В, ключъ К, преры-
ватель а и первичная обмотка,
2) цѣпь высокаго напряженія—вторичная обмотка !,
3) цѣпь колебаній высокой частоты (А, Р, Е).
Главнымъ достоинствомъ непосредственнаго возбужденія
надо считать простоту и дешевизну устройства. Благодаря та-
кимъ качествамъ, отправительныя станціи, построенныя по
простой схемѣ, до сихъ поръ еще примѣняются въ небольшихъ
установкахъ.
Главнѣйшимъ недостаткомъ простой схемы является сильное
затуханіе, достигающее настолько большого значенія, что острая
настройка переговаривающихся станцій дѣлается совершенно
невозможной. Причины, вызывающія такое большое затуханіе,
кроются главнымъ образомъ въ наличіи искры, которая вклю-
чается послѣдовательно въ радіосѣть для возбужденія въ ней
электрическихъ колебаній. Кромѣ того, къ недостаткамъ простой
схемы слѣдуетъ отнести трудность полученія большой дальности
дѣйствія. Требованія увеличенія мощности излучаемыхъ радіо-
станціей электромагнитныхъ волнъ приводятъ къ необходимости
повышенія либо емкости сѣти (С), либо числа разрядовъ (ѵ),
либо напряженія (V), т. к.
Р=-^ѵ.
Увеличеніе С ограничено тѣми размѣрами, которые въ
мѣстныхъ условіяхъ могутъ быть представлены для устройства,
сложной сѣти; число разрядовъ не можетъ быть повышено за
извѣстный предѣлъ, который зависитъ отъ устройства преры-
вателя. Слѣдовательно остается одинъ способъ повышенія мощ-
ности—это увеличеніе напряженія. Но здѣсь встрѣчаются боль-
шія трудности. Очень высокое напряженіе заряда (десятки и
даже сотни тысячъ вольтъ) требуютъ тщательной изоляціи сѣти,
что иногда бываетъ положит льно невыполнимо; кромѣ того,
чтобы получить на электродахъ разрядника необходимую раз-
ность вольтъ, надо по первичной обмоткѣ индуктора пропустить
достаточную по величинѣ силу тока. При пользованіи прерыва-
телями это представляетъ собою огромное затрудненіе, т. к. ихъ
контакты при силѣ тока, превышающей нѣсколько амперъ, на-
чинаютъ сильно обгорать и даже спаиваться. Тогда возникаетъ
необходимость пользоваться для питанія индуктора уже не пре-
рывистымъ, а перемѣннымъ токомъ, что значительно усложняетъ
установку, лишая ее основнаго качества—простоты устройства.
184 —
Такимъ образомъ мы видимъ, что при всей несложности
устройства, отправитель, собранный по простой схемѣ, обладаетъ
большими недостатками.
Эти недостатки съ первыхъ же временъ существованія ра-
діотелеграфа заставили искать какого либо исхода, который и
былъ найденъ въ видѣ примѣненія сложной схемы.
Сложная схема
§ 162. Устройство сложнаго отправителя я сравненіе его
съ простымъ. Отправители, собранные по сложной схемѣ, были
предложены нѣмецкимъ профессоромъ Брауномъ и появились
впервые въ 1903 году.
Сложный отправитель состоитъ изъ замкнутаго контура
Ь'СоЬо, играющаго роль первичной цѣпи, и сѣти АЕ, являющейся
вторичной цѣпью.
Связь между сѣтью и контуромъ можетъ быть индуктивной
или непосредственной (автотрансформаторной). Между индуктив-
ной и непосредственной связью по существу никакой разницы
нѣтъ, но вторая имѣетъ преимущество, т. к. она проще; кромѣ
того при непосредственной связи нѣтъ необходимости изолировать
вторичную систему отъ первичной, что въ случаѣ индуктивной
связи представляетъ собою извѣстныя затрудненія. Въ послѣднее
время на станціяхъ примѣняется почти исключительно непосред-
ственная связь.
Къ преимуществамъ сложной схемы должно быть отнесено
отсутствіе въ сѣти искрового промежутка, что уменьшаетъ зату-
ханіе возникающихъ въ ней колебаній.
Кромѣ того, при косвенномъ возбужденіи колебаній, энергія
въ сѣти можетъ быть значительно повышена по сравненію съ
непосредственнымъ методомъ возбужденія, если въ обоихъ слу-
чаяхъ напряженіе на электродахъ разрядника одинаково.
Дѣйствительно, пусть трансформаторъ развиваетъ Ѵо вольтъ.
Тогда, при емкости сѣти равной Сс и при непосредственномъ
возбужденіи, запасъ энергіи одного заряда окажется равнымъ
Е=^.
При косвенномъ возбужденіи, запасъ энергіи выразите;
иначе. Пусть емкость замкнутаго контура равна Сй, при чемъ
СЛ = 2ОС, *). Если считать, что въ сѣть переходитъ только по-
’) Такое взаимоотношеніе можно считать нормальнымъ для судо-
выхъ станцій.
185 —
ловина энергіи, запасенной контуромъ, то
Ѵ‘=Ѵ‘ /Ч^-
Тогда запасъ энергіи въ сѣти будетъ равенъ
р, _ СсѴс* _ С«Ѵ*’ Си
2 ~ 3 ' 2Се
или, при Ѵ4 = Ѵо
Е' = 1ОЕ.
Такое сильное увеличеніе энергіи въ сѣти при переходѣ
отъ непосредственнаго возбужденія къ косвенному даетъ воз-
можность:
1) повысить дальность дѣйствія и
2) пользоваться трансформаторами, разсчитанными на мень-
шее напряженіе, чѣмъ индуктора, примѣнявшіеся въ простыхъ
отправителяхъ.
Послѣднее обстоятельство весьма существенно, т. к. умень-
шеніе напряженія значительно упрощаетъ выдѣлку трансформа-
торовъ.
§ 163. Общія соображенія о дѣйствіи цѣпей сложнаго отпра-
вителя. Для питанія трансформатора въ сложныхъ отправителяхъ,
примѣняется перемѣнный токъ, вслѣдствіе чего общая схема
установки принимаетъ слѣдующій видъ (черт. 192).
Вся схема можетъ быть подраздѣлена на 4 главныя цѣпи:
1) Первичная цѣпь трансформатора или цѣпь перемѣннаго
тока низкаго напряженія. (Альтернаторъ В, реактивная ка
тушка Ь,, первичная обмотка трансформатора Ц1 и ключъ Морзе К).
2) Вторичная цѣпь трансформатора или цѣпь перемѣннаго
тока высокаго напряженія. (Вторичная обМ'ітка трансформа
тора 1». емкость замкнутаго контура Со и введенная часть ооле
ноида Ьо).
3) Цѣпь быстрыхъ колебаній или замкнутый контуръ.
(Емкость Со, введенная часть соленоида Ьо и разрядникъ Р).
4) Цѣпь излучающаго провода. (Радіосѣть А, введенные
витки соленіида Ьо и заземленіе Е).
Дѣйствіе цѣпей отправителя протекаетъ въ слѣдующей
послѣдовательности: при замыканіи ключа К по первичной обмоткѣ
трансформатора проходитъ перемѣнный токъ, который индукти-
руетъ во вторичной высоковольтную электродвижущую силу.
Вторичная обмотка заряжаетъ конденсаторъ Со, который
затѣмъ разряжается черезъ искровой промежутокъ Е.
Наконецъ, перемѣнное магнитное поле, образующееся во
кругъ витковъ катушки Ц, возбуждаетъ въ сѣти быстрыя коле-
186 —
банія, слѣдствіемъ которыхъ является излученіе въ пространство
электромагнитныхъ волнъ.
Для наивыгоднѣйшаго использованія энергіи, доставляемой
отправителю источникомъ перемѣннаго тока (альтернаторомъ),
необходимо выполненіе цѣлаго ряда условій, которыя сводятся
къ слѣдующему:
1) настройка въ резонансъ цѣпей трансформатора,
2) настройка въ резонансъ замкнутаго контура и радіосѣть я
3) нахожденіе между ними наивыгоднѣйшей связи.
§ 164. Резонансъ между цѣпями трансформатора. Пусть по
первичной цѣпи трансформатора Ь,и ПК (черт. 192) проходитъ
перемѣнный токъ съ періодомъ ТР Подъ его дѣйствіемъ во
вторичной цѣпи возникнетъ навязанная эл. дв. сила и кон-
денсаторъ С2 начнетъ заряжаться и разряжаться съ періодомъ,
равнымъ Т,.
Но, кромѣ того, во вторичной цѣпи возникнутъ и собствен-
ныя колебанія, имѣющія своей причиной стремленіе конден-
сатора С2 разряжаться съ тѣмъ періодомъ Т2, который является
естественнымъ для цѣпи С2Ь2Ь0.
Такимъ образомъ, колебанія во вторичной цѣпи будутъ
сложны, состоя изъ двухъ частей: навязаннаго—незатухающаго
и собственнаго—затухающаго. Если періоды этихъ составляю-
щихъ колебаній не равны другъ другу, то результирующее
напряженіе на обкладкахъ конденсатора С2 бываетъ, обыкно-
венно, не велико. Если же начать сближать періоды, то ампли-
туды результирующихъ колебаній будутъ расти, достигая макси-
мума въ моментъ резонанса, т. е. при соблюденіи условія Ті=Т2.
Теперь разберемъ чему равенъ Т2, т. е. періодъ колебаній
вторичной цѣпи С2Ь2Ь0.
Для этого предположимъ, что альтернаторъ бездѣйствуетъ
и искровой промежутокъ Е убранъ. Зато конденсаторъ С2 заря-
женъ отъ какого то посторонняго источника и разряжается че-
резъ Ь2 и Ьо. Въ этомъ случаѣ мы будемъ имѣть дѣло съ коле-
баніями конденсаторной цѣпи С2Ь2Ь0, связанной съ аперіоди-
ческой цѣпью Ъ,Ь, ПК.
Изъ § 130 мы знаемъ, что періодъ собственныхъ колебаній
въ подобной цѣпи уменьшается подъ дѣйствіемъ связи и бываетъ
равенъ
Т = 2іц/ЬС(1—«Д,
т. е., вводя наши обозначенія и пренебрегая величиной
передъ Ь2, получимъ *)
Т2 = 2п|/Ь2С2(1—«2У.
*) Ь2 измѣряется сотнями генри, а Ьо десятками микрогенрн
187
По этой формулѣ видно отъ какихъ причинъ зависитъ
періодъ собственныхъ колебаній во вторичной цѣпи трансфор-
матора.
Для полученія резонанса, какъ это было указано ваше,
необходимо соблюденіе равенства
Ті = Т2
или, что тоже,
Т, = 2тг]/Ь3С2 (I—к)2.
Отсюда слѣдуетъ, что при заданныхъ Ь2, С2 и к резонансъ
можетъ быть осуществленъ только при опредѣленномъ Ті и на-
оборотъ, если заданъ Ть то резонансъ получится лишь при
опредѣленной комбинаціи С2, Ь2 и к.
Такъ какъ Т2 (періодъ перемѣннаго тока) обыкновенно мо-
жетъ быть измѣняемъ только въ нѣкоторыхъ узкихъ предѣлахъ,
то всегда приходится выбирать величины С2, Ь2 и к такъ, чтобы
онѣ подходили къ условіямъ работы трансформатора.
Емкость замкнутаго контура (С2) является величиной по-
стоянной. Она выбирается въ зависимости отъ мощности отпра-
вителя и потому не можетъ подлежать измѣненіямъ.
Остается Ь2 и к. Если связь близка къ единицѣ, то, оче-
видно, разность (1—и2) дѣлается весьма малой, что вынуждаетъ,
для полученія резонанса, дѣлать трансформаторъ съ очень боль-
шимъ коэффиціентомъ самоиндукціи вторичной обмотки. Такъ
какъ это пред-тавляетъ собою большія неудобства, то прини-
маютъ м ры для ослабленія связи и дѣлаютъ ее такой, чтобы
равнялось, примѣрно, 0,5. Для этого иногда снабжаютъ трансфор-
маторъ разомкнутымъ сердечникомъ и, кромѣ того, включаютъ
въ одну изъ его цѣпей реактивную катушку (см. § 90).
Если отправитель снабженъ соотвѣтственнымъ трансформа
торомъ, конденсаторами замкнутаго контура и реактивной ка-
тушкой, то резонансъ отыскивается весьма легко.
Для этого пускаютъ въ ходъ альтернаторъ, давъ сму малое
возбужденіе, замыкаютъ ключъ и, мѣняя постепенно частоту
перемѣннаго тока, наблюдаютъ за разрядникомъ.
Вблизи резонанса онъ будетъ пробиваться искрой, тогда
какъ при частотахъ, большихъ и меньшихъ резонансн.й, искра
не возникаетъ.
Можно отыскать резонансъ и иначе, именно, наблюдая
показанія вольтметра, присоединеннаго параллельно всей пер-
вичной цѣпи. Въ моментъ резонанса его отклоненіе будетъ
наибольшее.
При этомъ необходимо принимать мѣры, чтобы искра въ
разрядникѣ не возникла, такъ какъ ея присутствіе искажаетъ
показанія вольтметра.
188
Если частоту перемѣннаго тока по какимъ либо причинами,
нельзя измѣнять, то резонансъ отыскивается при помощи реак-
тивной катушки, которая для этого должна быть снабжена
подвижнымъ сердечникомъ.
При вдвиганіи или выдвиганіи сердечника связь, а вмѣстѣ
съ нею и періодъ вторичной цѣпи, будетъ мѣняться: вдвиганіе
увеличиваетъ самоиндукцію реактивной катушки, ослабляетъ связі.
и тѣмъ увеличиваетъ вторичный періодъ; выдвиганіе сердечника
дѣйствуетъ, очевидно, въ обратную сторону.
§ 165. Настройка резонанса между цѣпями трансформатора
необходима не только въ цѣляхъ улучшенія условій перехода
энергіи изъ первичной цѣпи во вторичную; онъ весьма важенъ
также для полученія регулярности разрядовъ замкнутаго контура,
которая оказываетъ существенное вліяніе на дальность дѣйствія
отнравителыіой станціи. Опытъ показываетъ, что при регуляр-
ныхъ разрядахъ дальность дѣйствія бываетъ всегда больше,
чѣмъ при неправильныхъ.
Въ случаѣ резонанса, послѣ замыканія ключа, напряженіе
на обкладкахъ конденсатора начинаетъ плавно нарастать такъ,
какъ это показано на черт. 193а и въ концѣ концовъ сравни-
вается съ діэлектрической прочностью искрового промежутка.
Въ этотъ моментъ въ немъ возникаетъ искра и конденсаторъ
весьма быстро разряжается до нуля. Затѣмъ напряженіе на
обкладкахъ конденсатора снова начинаетъ нарастать въ прежней
послѣдовательности и искра возникаетъ опять въ тотъ моментъ,
когда напряженіе сравняется съ діэлектрической прочностью
промежутка.
Очевидно, что послѣдующіе разряды будутъ возникать вч.
томъ же порядкѣ, что обезпечитъ полную ихъ регулярность.
Въ отсутствіи резонанса нарастаніе напряженія происходитъ,
какъ это показано на черт. 193Ь, совершенно неправильно.
Поэтому регулярность разрядовъ въ отсутствіи резонанса полу
чеиа быть не можетъ.
§ 166. Значеніе резонанса и связи между замкнутымъ
контуромъ и радіосѣтью. Радіосѣть и замкнутый контуръ пред-
ставляютъ собой двѣ связанныя колебательныя системы. Поэтому,
при разсмотрѣніи ихъ взаимодѣйствія слѣдуетъ пользоваться
всѣми выводами, изложенными въ главѣ XII. Тамъ мы видѣли,
что вторичная система (въ данномъ случаѣ радіосѣть) получаетъ
наибольшее количество энергіи отъ первичной (замкнутаго кон-
тура) при соблюденіи условій резонанса. Отсюда слѣдуетъ, что
для паилучшаго дѣйствія отправителя, его замкнутый контуръ,
непремѣнно долженъ быть настроенъ въ ту же длину волны,
которой обладаетъ радіосѣть.
189 —
Однако, при этомъ явленія могутъ протекать различно, въ
зависимости отъ величины связи между обѣими системами, а
также и отъ величины ихъ затуханій.
Если связь слаба, то независимо отъ величины затуханій,
во вторичной цѣпи при резонансѣ всегда возникаютъ колебанія
простой формы (одна волна).
Если же связь сильна, то фирма колебаній, какъ извѣстно,
становится въ зависимость отъ первичнаго затуханія: при боль-
шомъ первичномъ затуханіи сѣть возбуждается толчкомъ, т. е.
въ пей устанавливаются колебанія простой формы, затуханіе
которыхъ при раціональномъ устройствѣ сѣти бываетъ всегда
ладо.
При маломъ первичномъ затуханіи, наоборотъ, возникаютъ
біенія (двѣ волны), вслѣдствіе чего затуханіе въ сѣти повы-
шается.
Отправители, построенные по сложной схемѣ, могутъ быть
раздѣлены на 2 группы: къ первой относятся т. и. искровыя
станціи, отличительнымъ признакомъ которыхъ является наличіе
двухъ волнъ въ сѣти и большое, сравнительно, затуханіе коле-
баній въ ней; ко второй относятся звучащія станціи и станціи
съ вращающимся разрядникомъ, у которыхъ, благодаря возбуж
денію толчкомъ, въ сѣти возникаютъ слабо затухающія волны
одной длины.
ГЛАВА ХѴП.
Искровыя станціи.
§ 167. Искровая станція по составу цѣпей представляетъ
собой нормальный сложный отправитель и обладаетъ, помимо
наличія двухъ волнъ съ сѣти, слѣдующими характерными при-'
знаками:
1) Для питанія трансформатора примѣняется перемѣнный
токъ нормальной частоты (п = 50).
2) Частота разрядовъ бываетъ не велика 20—60 въ секунду.
3) Замкнутый контуръ заряжается до высокаго напряженія,
для чего искровому промежутку придаютъ довольно значитель-
ную длину порядка 10 и болѣе мм.
Искровыя станціи теперь выводятся изъ употребленія, но мч
все же будемъ ихъ разсматривать, т. к. онѣ могутъ быть еще
встрѣчены на практикѣ.
1Э0 -
Устройство искровой станціи.
§ 168. Схема искровой станціи можетъ быть разбита на 5
цѣпей:
1) Цѣпь постояннаго тока, приводящаго въ движеніе моторъ,
который вращаетъ динамо-машину перемѣннаго тока.
2) Цѣпь перемѣннаго тока.
3) Цѣпь вторичной обмотки трансформатора (индуктора).
4) Цѣпь замкнутаго контура.
5) Цѣпь излучающаго провода (радіосѣть).
Устройство моторовъ, динамо-машинъ, индукторовъ и т. д
бываетъ различно въ радіостанціяхъ, построенныхъ различными
заводами. Въ качествѣ примѣра мы въ общихъ чертахъ разбе-
ремъ устройство судовой искровой станціи образца 1907 года,
которой еще нѣсколько лѣтъ тому назадъ были вооружены всѣ
корабли нашего флота.
Ея развернутая схема приведена на черт. 194.
§ 169 Динамо-двигатель.
Динамо-машина перемѣннаго тока разсчитана на нормальное
напряженіе въ 100 вольтъ. При помощи реостата возбужденія г,
ея напряженіе можно измѣнять въ предѣлахъ отъ 40 до 110 вольтъ.
Динамо-машина обладаетъ 4-хъ полюснымъ вращающимся электро-
магнитомъ (роторомъі и развиваетъ нормальную частоту (50 періо-
довъ) при 1500 оборотовъ въ минуту *).
Мощность ея равняется 2,25 кѵ>.
Моторъ, приводящій въ движеніе альтернаторъ, 5-ти силь-
ный, шунтовой, сто вольтовый, четырехполюсный.
Для пуска въ ходъ и измѣненія числа оборотовъ онъ снаб-
женъ изолированнымъ реостатомъ, представляющимъ собою со-
единеніе пускового (г„) и шунтового (г8). Во избѣжаніе замы-
канія цѣпи якоря мотора при выведенномъ пусковомъ реостатѣ,
въ эту цѣпь вводится блокировочное реле В. Устройство комби-
нированнаго реостата и блокировочнаго реле считается извѣст-
нымъ изъ курса рядовыхъ телеграфистовъ и потому въ настоя-
щемъ руководствѣ не приводится.
Моторъ соединяется съ альтернаторомъ при помощи эла-
стичнаго соединенія и помѣщается вмѣстѣ съ нимъ на одномъ
общемъ фундаменіѣ.
Совокупность динамо и мотора носитъ названіе динамо-двига-
теля или умформера.
*) Подобная динамо-машина изображена на черт. 108 а иЬво второй
часта настоящаго курса.
191
§ 170. Индукторъ. Для зарядки конденсаторовъ замкнутаго
контура примѣняется трансформаторъ съ разомкнутой магнитной
цѣпью или такъ называемый индукторъ (ЬіЬ2).
Онъ разсчитанъ на 110 волтьъ. Наибольшая сила тока,
допускаемая въ первичной обмоткѣ, равняется 20 амперамъ.
Первичная обмотка положена на прямолинейный (разомкну-
тый) желѣзный сердечникъ, состоящій изъ большаго числа про-
волокъ мягкаго желѣза.
Вторичная обмотка состоитъ изъ ряда катушекъ, одѣтыхъ
на эбонитовую трубу, заключающую въ себѣ первичную обмотку
и сердечникъ.
Вся система покоится на деревянномъ станкѣ и закрыта
эбонитовымъ чехломъ, внаружу котораго выведены 4 зажима:
2 отъ первичной и 2 отъ вторичной обмотки.
Коэффиціентъ самоиндукціи вторичной обмотки равняется
примѣрно 700 генри; коэффиціентъ самоиндукціи первичной—
около 0,009 генри).
Омическія сопротивленія первичной и вторичной обмотки
выражаются слѣдующими величинами г, = 0,002; г2=-45002.
Коэффиціентъ трансформаціи (отношеніе чиселъ витковъ въ
обмоткахъ) достигаетъ величины 300, т. е. не нагруженная вто-
ричная обмотка можетъ развивать напряженіе около 30000 ѵ.
Общій видъ индуктора и его разрѣзъ вдоль по оси пред-
ставлены на черт. 130 а и Ь во второй части настоящаго курса.
§ 171. Реактивная катушка. Реактивная катушка (Ьг) пред-
ставляетъ собой желѣзный разслоенный сердечникъ съ намотан-
ной на него толстой изолированной проволокой.
Она помѣщается въ особомъ чехлѣ и не имѣетъ приспособ-
леній для измѣненія коэффиціента самоиндукціи (сердечникъ
неподвиженъ).
§ 172. Измѣрительные приборы. Для измѣренія силы пере-
мѣннаго тока, напряженія на зажимахъ альтернатора и частоты,
станція снабжена соотвѣтствующими приборами: амперметромъ А,
на 20 амперъ, вольтметромъ V съ предѣлами шкалы 20—140,
и частотомѣромъ К.
Устройство частомѣра основано на явленіи механическаго
резонанса.
Онъ состоитъ изъ электромагнита, обмотка котораго, обла-
дающая большимъ сопротивленіемъ, берется параллельно изслѣ-
дуемой цѣпи.
Передъ электромагнитомъ помѣщены по обѣ, его стороны
два ряда стальныхъ пластинокъ.
Пластинки всѣ различной длины и обладаютъ потому раз-
личными, точно опредѣленными періодами колебаній.
192
Частоты, соотвѣтствующія этимъ періодамъ, нанесены на
идеалѣ прибора соотвѣтственно противъ каждой пластинки.
Когда черезъ электромагнитъ пропущенъ перемѣнный токъ
нѣкоторой частоты, то всѣ пластинки начинаютъ періодически
притягиваться къ полюсамъ и приходятъ въ колебательное дви-
женіе.
Очевидно, та изъ нихъ будетъ колебаться наиболѣе сильно,
періодъ собственныхъ колебаній которой окажется равнымъ полу-
періоду перемѣннаго тока. Тогда число, прочитанное на шкалѣ
противъ колеблющейся пластинки, покажетъ удвоенную частоту
перемѣннаго тока.
Съ повышеніемъ вольтажа цѣпи, параллельно которой вклю-
ченъ частотомѣръ, амплитуда колебаній резонирующей пластинки
увеличивается.
При чрезмѣрно большомъ вольтажѣ колебанія могутъ быть
такъ сильны, что пластинка начнетъ ударяться о края электро-
магнита, что можетъ привести къ порчѣ прибора. Этого надо
всегда избѣгать и, если напряженіе цѣпи слишкомъ велико, то
слѣдуетъ вводить послѣдовательно съ частомѣромъ добавочное
сопротивленіе. Частомѣръ, которымъ снабжается описываемая
станція, разсчитанъ на нормальное напряженіе въ 100 вольтъ и
имѣетъ предѣлами шкалы 70—130 перемѣнъ (35—65 періодовъ
въ секунду).
§ 173. Предохранитель отъ токовъ высокаго напряженія и
большой частоты. Во время телеграфированія быстро перемѣн-
ное магнитное поле, образующееся вокругъ колебательныхъ
цѣпей, пересѣкаетъ проводники постояннаго и перемѣннаго тока,
и индуктируетъ въ нихъ эл.-дв. силы настолько высокаго напря-
женія, что изоляція можетъ быть повреждена. Это опасно, глав-
нымъ образомъ, для статора динамо-машины перемѣннаго тока,
для якоря двигателя и вообще для якорей всѣхъ машинъ,
входящихъ въ ту изъ судовыхъ цѣпей, отъ которой питается
радіостанція.
Для уничтоженія указанной опасности параллельно цѣпямъ
постояннаго и перемѣннаго тока вводятся батареи конденсато-
ровъ такъ, какъ это показано на черт. 194.
Извѣстно, что для колебательныхъ токовъ емкость предста-
вляетъ собою гораздо меньшее кажущееся сопротивленіе, чѣмъ
самоиндукція. Поэтому быстроколебательные токи, индуктиру-
ющіеся въ цѣпяхъ постояннаго и перемѣннаго тока при теле-
графированіи, будутъ замыкаться главнымъ образомъ черезъ
предохранительныя батареи конденсаторовъ, минуя статоръ, якорь
мотора и т. д.
Батареи образуютъ обыкновенно изъ двухъ послѣдователь-
ныхъ группъ, содержащихъ каждая по 4 параллельно соединев-
193
ііыя лейденскія банки емкостью около 500 см. Внѣшнія обкладки
банокъ часто заземляютъ.
Иногда вмѣсто банокъ ставятъ обыкновенныя лампы накали-
нанія. Онѣ обладаютъ сравнительно съ якорями моторовъ и ста-
торами машинъ настолько малымъ индуктивнымъ сопротивле-
ніемъ, что, подобно конденсаторамъ, хорошо отводятъ отъ нихъ
бмстроколебатгльнне токи высокаго напряженія “)•
§ 174. Замкнутый контуръ. Замкнутый контуръ образуется
изъ двухъ параллельно соединенныхъ лейденскихъ банокъ (Со).
дисковаго разрядника (Е) и соленой іа (Ьо).
Емкость каждой банки равна 10000 см., слѣдовательно вся
батарея обладаетъ емкостью въ 20000 см. (0,022 мф.).
Разрядникъ состоитъ изъ двухъ цинковыхъ электродовъ:
одинъ, нижній, представляетъ собой кольцо діаметромъ около
9 см. съ закругленными краями. Другой, верхній, имѣетъ видъ
плоскаго диска также съ закругленными краями. Верхній элек-
тродъ можетъ передвигаться относительно нижняго такъ, что
разстояніе между ними можно измѣнять отъ 0 до 15 мм.
Соленоидъ образованъ изъ 8 витковъ голой высеребренной
проволоки.
Всѣ части замкнутаго контура соединены другъ съ другомъ
такъ, какъ это изображено на черт. 194 и заключены въ общій
деревянный шкапикъ.
Для вентиляціи разрядника и всей внутренности передат-
чика, въ него нагнетается воздухъ вентиляторомъ, который
питается отъ тѣхъ же зажимовъ, отъ которыхъ получаетъ токъ
вся радіостанція.
§ 175. Излучающій проводъ. Излучающій проводъ предста-
вляетъ собой радіосѣть той или иной формы.
Онъ связывается съ замкнутымъ контуромъ кондуктивно,
причемъ проводникъ отъ земли берется на постоянную такъ,
какъ это показано на черт. 194. Проводникъ отъ сѣти присоеди-
няется къ особому пружинному зажиму’, помощью котораго число
общихъ витковъ между контуромъ и проводомъ (витки связи)
могутъ мѣняться по желанію.
Для измѣненія длины волны сѣти станція не снабжается
варіометромъ, однако ей иногда придаютъ такъ назыв. удлини-
тель и укоротитель. Схематически его устройство представлено
на черт. 195. Зажимъ а соединяется съ соленоидомъ замкнутаго
’) Слѣдуетъ замѣтить, что лампочки, введенныя параллельно цѣпи
постояннаго тока, отнюдь нельзя заземлять. Въ случаѣ заземленія одинъ
изъ полюсовъ питающей цѣпи оказывается соединеннымъ съ землей. Если
въ другомъ полюсѣ есть какое либо поврежденіе изоляціи, то цѣпь ока-
жется замкнутой на коротко, что можетъ вызвать большія непріят-
ности.
13
194
контура, а проводъ отъ сѣти можетъ быть присоединенъ къ за-
жимамъ Ъь оа или Ь3.
При пользованіи зажимомъ Ь1 сѣть обладаетъ, очевидно,
естественной длиной волны, при пользованіи же зажимами Ьг и
Ь2 ея длина волны въ первомъ случаѣ удлиняется (вводится
послѣдовательно самоиндукція), а во второмъ укорачивается
(вводится послѣдовательно конденсаторъ).
Работа искровой станціи.
§ 176. Настройка. Мы уже упоминали, что для наивыгоднѣй-
шаго дѣйствія цѣпи отправителя должны быть настроены въ
резонансъ. Настройка цѣпей индуктора производится такъ, какъ
это изложено въ § 164; настройка же замкнутаго контура въ
резонансъ съ излучающимъ проводомъ производится слѣдующимъ
образомъ.
Сначала измѣряютъ длину волны сѣти. Для этого станцію
собираютъ по простой схемѣ, т. е. къ электродамъ Р разряд-
ника присоединяютъ сѣть и земляной проводъ, конденсаторы Со
и соленоидъ Ьо отращиваютъ. Затѣмъ пускаютъ умформеръ,
замыкаютъ ключемъ цѣпь перемѣннаго тока и получаютъ въ раз-
рядникѣ искру.
Собираютъ волномѣръ, подносятъ его кольцо къ земляному
проводнику и измѣряютъ длину волны.
Измѣривъ длину волны сѣти, настраиваютъ на ту же длину
волны замкнутый контуръ. Для этого сѣть и землю совершенно
отращиваютъ отъ станціи и собираютъ замкнутый контуръ. За-
тѣмъ пускаютъ станцію въ ходъ и, установивъ электроды раз-
рядника на нѣкоторое малое (1—2 мм.) разстояніе другъ отъ,
друга, измѣряютъ волномѣромъ длину волны.
Если она окажется не равной длинѣ волны сѣти, то измѣ-
няютъ число витковъ соленоида Ь2, входящихъ въ з. к. до тѣхъ
поръ, пока, наконецъ, длина волны замкнутаго контура не срав-
няется съ длиною волны сѣти.
Тогда мы будемъ имѣть обѣ колебательныя системы (сѣть
и контуръ) настроенными; остается только связать ихъ другъ
съ другомъ.
Изъ главы ХП мы знаемъ, что величина связи вліяетъ:
1) на количество энергіи, переходящей изъ первичной
системы (контуръ) во вторичную (сѣть) и
2) на форму колебаній въ обѣихъ системахъ.
Съ повышеніемъ связи количество переходящей энергіиуве-
личивается, нп вмѣстѣ съ тѣмъ форма колебаній искажается,
такъ какъ возникаютъ біенія.
195
Біенія представляютъ собою явленіе невыгодное.
При ихъ наличіи въ сѣти возникаютъ 2 волны, вслѣдствіе
чего пріемникъ, настроенный въ резонансъ съ одной изъ нихъ,
не можетъ поглотить энергію другой; слѣдовательно энергія
второй волны пропатаетъ для пріемника безслѣдно.
Кромѣ того, какъ мы выяснили уже въ § 135, ири суще
етвованіи біеній вторичная система (въ нашемъ случаѣ сѣть)
тратитъ энергію, полученную изъ первичной (замкнутаго контура),
не только на собственныя потери, но и на возвратъ ея обратно
въ первичную систему.
Благодаря этому, затуханіе колебаній въ сѣти ири біеніяхъ
бываетъ больше, чѣмъ въ ихъ отсутствіи *).
Изъ всего сказаннаго слѣдуете, что самой выгодной связью
будетъ такая, при которой 1) энергія достаточно интенсивно
переходитъ изъ контура въ сѣть, и 2) біенія еще не насту-
каютъ.
Мы знаемъ (см. § 138), что величина связи, при которой
форма колебаній въ связанныхъ цѣпяхъ начинаетъ осложняться,
зависитъ отъ первичнаго затуханія: чѣмъ оно меньше, тѣмъ
иеньшую связь надо намѣть между системами во избѣжаніе воз-
никновенія біеній.
Вь искровыхъ станціяхъ первичное затуханіе, благодаря
сравнительно длиннымъ искровымъ промежуткамъ (нѣсколько
миллиметровъ), бываетъ мало. Поэтому въ нихъ для уничтоженія
біеній пришлось бы пользоваться такой слабой связью, при
которой всѣ выгоды отсутствія двухъ волнъ въ сѣти сводятся
къ нулю очень слабымъ переходомъ энергіи изъ контура въ
сѣть.
Все вышеизложенное приводитъ къ убѣжденію, что въ искро-
выхъ станціяхъ добиваться одной войны въ сѣти не имѣетъ
смысла.
Поэтому въ практикѣ мирятся съ наличіемъ двухъ волнъ и
выбираютъ такую связь, при которой переходъ энергіи бываетъ
яаилучшій.
Чтобы найти эту наивыгоднѣйшую связь поступаютъ слѣ-
дующимъ образомъ.
Въ земляной проводъ станціи включаютъ амперметръ **) и
наблюдаютъ его показанія, присоединяя сѣть къ различнымъ
точкамъ соленоида.
*) Слѣдуетъ замѣтить, что затуханіе въ цѣпи сложнаго отправители
даже при наличіи біеній вее же бываетъ меньше затуханія простого
отправителя, въ сѣти котораго включена послѣдовательно искра.
**) Искровыя станціи обр. 1907 года снабжаются спеціальными ампер
метрами, служащими для этой цѣли.
198 —
Въ концѣ концовъ получится цѣлый рядъ наблюденій, кото-
рый заносится въ таблицу съ двумя графами: въ первой будетъ
показано число витковъ связи (0, /'», Ѵ/г и т. д.), а во второй—
сила тока въ сѣти.
По этимъ наблюденіямъ строятъ графику, которая полу-
чаетъ видь, показанный на черт. 196.
Разсмотрѣніе графики приводитъ къ заключенію, что при
увеличеніи числа витковь связи—сила тока вь сѣти (значитъ и
переходъ энергіи) въ началѣ растетъ быстро, потомъ медленнѣе
и, наконецъ, начинаетъ уменьшаться. Наивыгоднѣіішей связью счи-
таютъ ту, которая соотвѣтствуетъ точкѣ перегиба кривой, Дѣй-
ствительно, увеличеніе связи послѣ перегиба влечетъ за собой
слабое возрастаніе силы тока въ сѣти, но, зато, все сильнѣе и
сильнѣе искажаетъ форму колебаній въ сѣти, увеличивая въ ней
расхожденіе волнъ.
Когда по кривой наивыгоднѣвшей связи число витковъ связи
будетъ опредѣлено, то сѣть присоединяютъ къ соотвѣтствую-
щему мѣсту соленоида и приступаютъ къ измѣренію связи въ
процентахъ.
Для этого снимаютъ кривую резонанса сѣти. Она будетъ
обладать двумя максимумами, подобно кривымъ, изображеннымъ
па черт. 172. Опредѣливъ длины волнъ X' и X*, соотвѣтствующія
обоимъ максимумамъ, и зная Хо, на которую были настроены
контуръ и сѣть до связыванія, вычисляютъ связь въ процен-
тахъ.
К% = -^Г±-1Оо.
При правильной настройкѣ станціи связь должна полу-
читься равной 10—12%; если связь окажется больше указанной
нормы, то это показываетъ, что въ настройкѣ допущены какія то
погрѣшности.
§ 177. Мощность и отдача искровой станціи. За мощность
отправительной станціи принято считать мощность динамо-
машины перемѣннаго тока. Поэтому мощность искровой станціи
обр. 1907 года оказывается равной 2,25Ы
Конечно, не вся эта мощность въ концѣ концовъ превра-
щается въ энергію электромагнитныхъ волнъ. Значительная ея
часть разсѣивается на вредныя потери, сопровождающія переходъ
энергіи изъ одной цѣпи станціи въ другую.
Потери эти бываютъ настолько значительны, что отдача
достигаетъ весьма малыхъ значеній.
Такъ, полная отдача искровой станціи, т. е. отношеніе мощ-
ности электромагнитныхъ колебаній въ сѣти къ мощности,погло-
щаемой моторомъ, рѣдко превышаетъ 10—12%.
197
ГЛАВА XVIII.
Звучащія станціи.
§ 178. Послѣ открытія въ 1906 году нѣмецкимъ ученымъ
М. Виномъ ударнаго способа возбужденія колебаній различныя
фирмы стали разрабатывать отправительныя станціи, приспосо-
бленныя для излученія энергіи въ формѣ одной волны. Наконецъ
въ 1809 году нѣмецкая фирма Телефункенъ выпустила въ свѣтъ
новый типъ радіостанцій, получившихъ названіе „звучащихъ".
Звучащая станція по составу цѣпей представляетъ собой
нормальный сложный отправитель и обладаетъ слѣдующими
главными признаками, существенно отличающими ее отъ искро-
выхъ станцій:
1) Радіосѣть звучащей станціи возбуждается толчкомъ,т.е.
въ ней возникаютъ слабозатухающія собственныя колебанія одной
длины волны.
2) Для питанія трансформатора пользуются перемѣннымъ
токомъ большой частоты (п = 500—1000);
3) Частота разрядовъ велика: 500—2000 въ секунду.
4) Замкнутый контуръ заряжается до малаго, сравнительно,
напряженія.
Устройство звучащей станціи.
§ 179. Устройство отдѣльныхъ приборовъ, входящихъ въ
составъ звучащихъ радіостанцій, бываетъ различно въ зависи-
мости отъ мощности станціи, а также и отъ того, какими заво-
дами онѣ построены; но сущность дѣйствій цѣпей, а также
порядокъ управленія ими одинаковы. Поэтому мы разсмотримъ
пакъ основный типъ 2-хъ килоуаттную звучащую радіостанцію
типа Учебно-Миннаго Отряда*).
Звучащая станція состоитъ изъ слѣдующихъ цѣпей:
1> Цбпь постояннаго тока, питающая двигатель динамо-
машины.
2) Цѣпь перемѣннаго тока.
8) Цѣпь вторичной обмотки трансформатора.
4) Цѣпь излучающаго проводя.
*) Устройство звучащихъ станцій системы Телефункенъ можно найти
въ описаніи 8-ми кѵ> радіостанціи со звучащимъ передатчикомъ, соста-
вленномъ лейтенантомъ Ренгартенъ и въ описаніи 2-хъ и 1-но кго звуча
щихъ станцій, составленномъ лейтенантомъ Муравьевымъ.
198 —
Развернутая схема и общій видъ описываемой станціи при-
ведены на черт. 197 и 198.
§ 180 Динамо-двигатель. Въ качествѣ источника тока зву-
чащія станціи типа У. М. 0. снабжаются динамо-машинами боль-
шой частоты (1000 періодовъ въ секунду), построенными по
индукторному типу *).
Мощность машинъ равна 2 Ьс; напряженіе, развиваемое ш,
можетъ быть регулируемо отъ 20 до 200 вольтъ. Для зтой цѣли
послѣдовательно въ цѣпь обмотки ротора (черт. 197) вводится
реостатъ возбужденія г, (15002) и двѣ пятисвѣчевыя лампочки е,
которыя снабжены коммутаюромъ а, позволяющимъ по желанію
включать ихъ въ цѣпь или выключать.
Нормальная частота (юоо періодовъ) развивается машиной
при 2500 оборотахъ въ минуту и можетъ измѣняться въ предѣ-
лахъ отъ 750 до 1100.
Моторъ, приводящій въ движеніе динамо, обыкновенный
шунтовой четырехполюсный. Онъ разсчитанъ па питаніе отъ
100 вольтовой цѣпи и обладаетъ мощностью около 5 лошадиныхъ
силъ.
Для пуска въ ходъ и регулированія скорости вращенія,
моторъ снабженъ пусковымъ г« и шунтовымъ г, реостатами.
Пусковой реостатъ имѣетъ электромагнитное приспособленіе,
выводящее его автоматически при размыканіи рубильниковъ
питающей цѣпи, почему, очевидно, необходимость въ блокиро-
вочномъ реле отпадаетъ **).
Для предохраненія отъ токовъ высокаго напряженія и боль-
шой частоты, динамо-двигатель заблокированъ конденсаторными
батареями (с4 ), которыя включаются параллельно всей цѣпи
постояннаго тока, а также къ зажимамъ статора динамо-машины
Кромѣ того, динамо двигатель снабженъ тепловыми измѣри-
тельными приборами: амперметромъ на 30 амперъ и вольтмет-
ромъ съ перемѣнной шкалой на О — 100 и 0 — 300 вольтъ. Первый
включенъ въ цѣпь перемѣннаго тока, а второй—при помощи
коммутатора можетъ включаться либо на зажимы статора динамо,
либо параллельно всей цѣпи постояннаго тока.
§ 181. Трансформаторъ. Для трансформаціи напряженія
получаемаго отъ альтернатора, служатъ трансформаторы иля
индукторы. Первые ставятся обыкновенно на небольшихъ стан-
ціяхъ (0.5—4/ио), а вторые на станціяхъ большой мощности
(8, 10 и болѣе /йо).
Звучащій отправитель типа У. М. 0. снабженъ трансформа-
торомъ съ замкнутой магнитной цѣпью съ коэффиціентомъ транс-
формаціи около 20; другими словами при ненагруженной вто-
•) Подобная машина описана въ § 86.
**) Подобный реостатъ описанъ въ § 44 настоящаго курса.
199
ричной цѣпи онъ можетъ развить напряженіе около 4500—
5000 вольтъ.
Такое, сравнительно малое, напряженіе оказывается вполнѣ
достаточнымъ для зарядки конденсаторовъ замкнутаго контура,
т. к. искровые промежутки входящ е въ его составъ, дѣлаютъ»,
какъ будетъ выяснено дальше, очень короткими.
§ 182. Реактивная катушка. Реактивная катушка включается
въ цѣпь перемѣннаго токг и выполняетъ то же назначеніе, какъ
и въ искровыхъ станціяхъ, т. е. ослабляетъ связь. Въ большин-
ствѣ случаевъ она состоитъ изъ желѣзнаго сердечника съ
навитой на него обмоткой, но въ станціяхъ У. М. О. она построена
безъ сердечника.
Это вызвано желаніемъ сократить вредныя потери на токи
Фуко и гистерезисъ, которые всегда возникаютъ въ желѣзѣ
сердечника и проявляются особенно сильно при пользованіи
токами высокой частоты *).
§ 183. Телеграфный ключъ. Для передачи знаковъ Морзе въ
цѣпь перемѣннаго тока послѣдовательно включается обыкновен-
ный телеграфный ключъ съ платиновыми контактами **).
*) Въ мощныхъ станціяхъ реактивная катушка вводится иногда во
вторячную цѣпь. Это вызывается желаніемъ затратить на реактивную
катушку поменьше мѣди: въ первичной цѣпи токъ силенъ, слѣ ювательно,
катушка должна быть сдѣлана изъ толстой проволоки; во вторичной цѣпи
токъ гораздо слабѣе, что позволяетъ взять для обмотки проволоку гораздо
тоньше.
**) Въ станціяхъ большой мощности, въ которыхъ сила перемѣннаго
тока достигаетъ величины ста и болѣе амперъ, размыкать цѣпь перемѣн-
наго тока при помощи обыкновен-іаго ключа дѣлается невозможнымъ,
т. к. въ его контактахъ образуется очень сильное искрообразованіе, пере-
ходящее въ дугу. Въ этомъ случаѣ приходится пользой ться особыми
реле передачи, сущность устройства которыхъ заключается въ слѣдую-
щемъ (черт. 199).
Главную часть такого реле представляетъ собой электромагнитъ М..
питаемый отъ цѣпи постояннаго тока. Якор» электромагнита А соединенъ
шарниромъ О съ горизонтальнымъ стержнемъ аЬ, который оканчивается
большимъ угольнымъ контактомъ и можетъ свободно передвигаться на
рамкахъ кк. Противъ подвижного угольнаго контакта укрѣпленъ подоб-
ный же неподвижный.
Реле включается въ цѣпь перемѣннаго тока зажимами т и и.
При замыканіи двухконтяктнаго ключа К якорь притягивается къ
іѣвому электромагниту, вслѣдствіе чего угольные контакты приходятъ въ
соприкосновеніе и цѣпь перемѣннаго тока замыкается. При размыканіи
ключа, токъ направляется по правой катушкѣ электромагнита,вслѣдствіе
чего подвижной угольный контактъ перемѣщается вправо и цѣпь пере-
мѣннаго тока размыкается.
Такое реле вклюіаютъ либо непосредстванно вт» цѣпь перемѣннаго
тока, либо при помощи нагрузочной катушки.
Въ послѣднемъ случаѣ оно дѣйствуетъ слѣдующимъ образомъ: когда
контакты реле разомкнуты (см. пунктиръ на черт 199) нагрузочная
катушка Ьг оказывается введенной въ цѣпь пеі емѣннаго тока и это
настолько уменьшаетъ его силу что въ разрядникѣ искра не возникаетъ
200
§ 184. Замкнутый контуръ. Замкнутый контуръ состоитъ,
какъ в всегда, изъ разрядника, емкости и самоиндукціи.
Искровой разрядникъ представляетъ собой цѣлый ряда,
дисковъ, устройство которыхъ заключается въ слѣдующемъ.
Каждый дискъ т (черт. 200) отлитъ изъ красной мѣди и имѣетъ
по серединѣ круглое отверстіе, а по краямъ глубокіе вырѣзы»,
служащіе для увеличенія поверхности охлажденія. Съ обѣихъ
сторонъ, около центральнаго отверстія и вблизи края, диски
снабжены выступающими полями. Вь серединѣ между ними, тоже
съ обѣихъ сторонъ, въ дискъ вштамиованы серебряныя кольца к.
наружная поверхность которыхъ находится на одномъ уровнѣ
съ поверхностью полей. Одиннадцать подобныхъ дисковъ, поло-
женныхъ одинъ на другой и раздѣленныхъ слюдяными кольцами
•Г въ о,і мм. толщиной, образуютъ 10 послѣдовательно соединен-
ныхъ искровыхъ промежутковъ. Длина каждаго промежутка
равна, очевидно, тоже 0,1 мм. Искра бьетъ между серебряными
поверхностями, такъ какъ въ этомъ мѣстѣ ді электрическая проч-
ность каждаго промежутка наименьшая (около 900 вольтъ).
Построенные такимъ образомъ искровые промежутки обла-
даютъ достаточно большимъ сопротивленіемъ для того, чтобы
колебанія въ замкнутомъ контурѣ затухали сильно.
Этому способствуютъ:
1) Малая длина промежутковъ, а также т>тъ фактъ, что
большое ихъ число соединено другъ съ другомъ послѣдо
вательно
2) Большая теплопроводность матеріала электродовъ (красная
мѣдь и серебро) и значительная поверхность охлажденія.
3) Затрудненный, благодаря слюдянымъ кольцамъ, доступъ
воздуха внутрь промежутковъ.
Кромѣ того, на увеличеніе сопротивленія промежутковъ
благопріятно дѣйствуетъ сильное охлажденіе разрядника вентп
ляторомъ, которымъ для этой цѣли снабжаются всѣ радіостанціи.
Всѣ одиннадцать дисковъ сжимаются между упорными шай-
бами М и Б и закрѣпляются гайками. Нижняя шайба изолируется
отъ дисковъ разрядника при п імощи толстаго слоя иресшпаиа Г
При замыканіи же контактовъ реле, катушка шунтуется и по первичной
цѣпи трансформатора проходитъ перемѣнный токъ полной силы.
Такой способъ включенія реле лучше непосредственнаго, т. к. при
немъ искрообразованіе въ контактахъ уменьшается.
Кромѣ описаннаго типа реле передачи существуютъ еще многіе:
описывать ихъ. благодаря большому разнообразію въ устройствѣ, не пред
етавляется возмокнымъ, ибо это займетъ слишкомъ много мѣста.
Иногда рабочіе контакты реле передачи включаютъ въ цѣпь высокаго
ншряженія. т. о. въ цѣпь вторичной обмотки трансформатора. Въ этомъ
случаѣ реле снабжается особо хорошей изоляціей и вентилируется силь-
нымъ токомъ воздуха во избѣжаніе образованія дуги между контактами.
— 201
(особый картонъ); верхняя же шайба накладывается непосредст-
венно на диски. Электродами разрядника служатъ нижній дискъ
а одинъ изъ кон ювъ стержня В, который находится въ про-
водящемъ соединеніи съ шайбой Ь. Оба электрода снабжены
соотвѣтствующими приспособленіями для присоединенія прово-
довъ, и іущихъ отъ вторичной обмотки трансформатора и отъ
замкнутаго контура.
Всѣ десять промежутковъ употребляются только при работѣ-
станціи на полную мощность. Обыкновенно же пользуются мень-
шимъ ихъ числомъ, выводя лишніе особыми пружинными пгув-
тами, которые вставляются между наружными краями мѣдныхъ
ДИСКОВЪ *).
Отъ состоянія разрядника въ значительной мѣрѣ зависитъ
исправность дѣйствія радіостанціи. Поэтому онъ тр буетъ тща
тельнаго наблюденія, которое заключается въ слѣдующемъ:
а) Слюдяныя кольца должны быть сдѣланы изъ прозрачной
слюды высшаго качества безъ всякихъ трещинъ. Онѣ должны
быть точно положены на поля безъ перекоса и кривизны.
Въ случаѣ несоблюденія этихъ правилъ внутрь искровыхъ про-
межутковъ можетъ проникнуть воздухъ, что вредно отразится
на ихъ работѣ.
ѣ) Поверхность электродовъ должна быть чиста. Для этого
ихъ слѣдуетъ время отъ времени протирать нашатырнымъ спир-
томъ и. въ случаѣ сильнаго нагара, шлифовать наждачной
шкуркой № ООО.
Емкость замкнутаго контура образуется изъ 4-хъ бумаж-
ныхъ парафинированныхъ конден'-атор'ВЪ. емкостью около 6000 см.
каждый. Они всѣ соединены іараллельно, такъ, что общая емкость
батареи достигаетъ 24000 см. Эти конденсаторы очень удобны,
т. к. при сравнительно маломъ объемѣ обладаютъ значительной
емкостью и могутъ выдерживать, не пробиваясь, сравнительно
большое напряженіе. (Они испытываются на 15000 вольтъ) **).
*) Выборъ полнаго числа промежутковъ въ разрядникѣ зависитъ
отъ ихъ длины и отъ мощности станціи: чѣмъ меньше длина каждаго
промежутка и чѣмъ значительнѣе мощность станціи, тѣмъ число искро-
выхъ промежутковъ бываетъ больше. Слѣдуетъ замѣтить, что искровые
промежутки длиннѣе 0,2 ы м. почти никогда не употребляются.
••) Въ мощныхъ станція .ъ, у которыхъ замкнутый к-нтуръ заря-
жается до боѵѣе высокаго напряженія, вмѣсто бумажныхъ конденсаторовъ
тримѣияются лейденскія банки.
Эти банки часто снабжаютъ не наклеенными станіолевыми обклад
ками, а сплошными мѣдными, наведенными на стекло при покоищ
электролиза.
202 —
(Замоиндукція замкнутаго контура имѣетъ видъ спираль-
наго варіометра (черт. 201), состоящаго изъ 12 витковъ мѣдной
посеребренной ленты а.
Витки раздѣлены другъ отъ друга изолирующимъ слоемъ
эбонита, толщиною въ 2—3 м.м.
Въ центрѣ варіометра находится ось, къ которой прикрѣп-
ленъ поворотный деревянный дискъ В съ двумя ручками С.
Въ дискѣ сдѣлана прорѣзь, внутри которой вставлена
металличе< кая колонка <1 съ ползуномъ, оканчивающимся пру-
жиннымъ контактомъ.
Этотъ контактъ охватываетъ собой ленту варіометра и мо-
жетъ скміьзить по вей при вращеніи диска. Зажимы варіо-
метра Р и Е выведены отъ оси, съ которой колонка находится
въ проводящемъ соединеніи, и отъ внутренняго конца варіо-
метра. Такимъ образомъ, вращеніемъ диска число витковъ, вхо-
дящихъ въ цѣпь варіометра, можетъ іыть непрерывно измѣняемо
отъ 0 до 12. Для отсчета числа введенныхъ витковъ, варіометръ
снабженъ двумя шкалами. Одна помѣщается вдоль прорѣзи
диска; по ней индексъ, скрѣпленныя съ ползучимъ контактомъ,
указываетъ число введенныхъ витковъ. Кромѣ того, по окруж-
ности диска поставлены цифры отъ О до 36. Эта вторая шкала
даетъ возможность точно отсчитывать дола введенныхъ пятковъ,
руководствуясь индексомъ, укрѣпленнымъ сверху варіометра.
Спиральный варіометръ, включенный въ цѣпь колебатель-
наго тока, работаетъ не только какъ перемѣнная самоиндукція,
но и какъ автотрансформаторъ. Дѣйствительно, при прохожденіи
тока по введенной части варіометра (см. развернутую схему
варіометра на черт. 202), перемѣнное поле захватываетъ собою
и не введенные витки, вслѣдствіе чего, между колонкой Л и
концевыми витками к образуется разность напряженій, дости-
гающая иногда такой величины, что въ этомъ мѣстѣ возникаетъ
искрообразованіе.
Чт>бы его уничтожить, не введенную часть варіометра замы-
каютъ на коротко и для этого соединяютъ свободный конецъ
леяты (черт. 201) сѣ осью, а слѣдовательно, и съ ползучимъ
контактомъ. Конечно, въ короткозамкнутой части варіометра
возникаютъ при этомъ сильные токи, поглощающіе безполезно
извѣстную часть энергіи станціи, но съ этой новой потерей
волей неволей приходится мириться во имя уничтоженія искро-
образованія.
§ 185 Излучающій проводъ. Излучающій проводъ состоитъ
изъ радіосѣти той или иной формы, въ которую, для измѣненія
длины волны, включается варіометръ.
Онъ называется, обыкновенно сторичнымъ въ отличіе отъ
варіометра замкнутаго контура, носящаго названіе первичнаго.
203 —
Вторичный варіометръ по своему устройству и величинѣ
самоиндукціи вполнѣ подобенъ описанному въ § 184: отличіе
заключается только въ томъ, что онъ снабженъ удлинительной
катушк 'й, которая служитъ для расширенія предѣловъ измѣненія
его коэффиціеніа самоі ндукціи.
Удлинительная катушка представляетъ собой плоскую спи-
раль, состоящую изъ большаго числа витковъ и сдѣланную изъ
Мѣдной высеребренной ленты.
Она разбита на секціи съ такимъ разсчетомъ, чтобы разность
коэффиціентовъ самоиндукціи двухъ сосѣднихъ секцій была
меньше коэффиціента самоиндукціи полностью введеннаго варіо-
метра. При соблюденіи этого условія удлинительная катушка вмѣстѣ
съ послѣдовательно включеннымъ варіометромъ могутъ измѣняя,
длину волны излучающаго провода совершенно непрерывно.
Обыкновенно удлинительная катушка собирается на одной
доскѣ съ варіометромъ и представляетъ собой небольшой, до-
вольно компактный приборъ.
Многія станціи типа У. М. О. снабжены удлинительной ка-
тушкой болѣе сложнаго устройства. Она состоитъ изъ двухъ
послѣдовательно соединенныхъ спиралей, обладающихъ одина-
ковыми коэффиціентами самоиндукціи.
Спирали располагаются на одной обшей доскѣ, одна надъ
другой; варіометръ помѣщается отдѣльно. Схема соединеній этой
катушки изображена начерт. 203*). По нему видно, что измѣненіе
коэффиціента самоиндукціи катушки достигается короткимъ
замыканіемъ секцій при помощи шунта. Когда онъ вставленъ
въ гнѣздо А — 0—вся удлинительная катушка выводится изъ
цѣпи; по мѣрѣ переставленія шунта въ положеніе А—1, А — 2,
А — 3 и т. д. въ цѣпь вводятся секціи верхней спирали, но
нижняя въ эТо время попрежнему остается зашунтованной.
Чтобы ввести ее въ цѣпь, надо шунтъ поставить въ поло-
женіе 9 — о.
Тогда нижняя спираль будетъ введена полностью, а верхняя
зашунтована. Теперь переставленіемъ шунта въ положенія 9 — 1,
9 — 2 и т. д можно ввести послѣдовательно съ нижней спиралью
желаемое число секцій верхней.
Очевидно, что наибольшей самоиндукціей удлинительная
катушка будетъ обладать при убранномъ шунтѣ; тогда обѣ спи-
рали окажутся введенными въ цѣпь послѣдовательно.
Варіометръ включается съ удлинительной катушкой послѣ-
довательно **).
") Въ текстѣ буквой А обозначено гнѣадо. находящееся въ центрѣ
верхней спирали. Цифрами О—9—гнѣзда выходовъ отъ секцій той же спи-
рали. при этомъ счетъ ведется слѣва на право.
**) На нѣкоторыхъ станціяхъ типа У. М. О. варіометръ включенъ иё
послѣдовательно, а параллельно, вмѣсто шунта.
204
Иногда, для простоты управленія радіостанціей, отъ варіо-
метра въ излучающемъ проводѣ совсѣмъ отказываются. Въ зтомъ
случаѣ удлинительную катушку разбиваютъ на большое число
мелкихъ секцій съ такимъ расчетомъ, чтобы при переходѣ отъ
одной секціи къ другой длина волны мѣнялась немного, напр.,
на Ь’/о.
Пользуясь такой удлинительной катушкой, можно уста-
навливать въ излучающемъ проводѣ желаемую длину волны,
правда не совсѣмъ точно, какъ это бываетъ при варіометрѣ.
Кромѣ удлинительной катушки и вторичнаго варіометра
въ излучающій проводъ входятъ: первичный варіометръ и тепловой
амперметръ на 20 А, включенный у заземленія (черт. 197).
Работа звучащей станціи.
§ 186. Возбужденіе излучающаго провода. Замкнутый кон-
туръ и излучающій проводъ работающей звучащей станціи
представляетъ собой двѣ связанныя колебательныя системы, изъ
которыхъ первая, благодаря короткимъ искровымъ промежуткамъ,
обладаетъ гораздо большимъ затуханіемъ, чѣмъ вторая. Поэтому,
при соблюденіи условій резонанса и при выборѣ надлежащей
связи, излучающій проводъ возбуждается толчкомъ, т. е. въ нет
возникаютъ свободныя слабозатухающія колебанія, не иска-
женныя присутствіемъ первичной системы.
Настройка цѣ іей въ резонансъ производится слѣдующимъ
образомъ: сперва устанавливаютъ вторичный варіометръ и удли-
нительную катушку такъ, чтобы излучающій проводъ обладалъ
желаемой длиной волны. Затѣмъ измѣняютъ самоиндукцію пер-
вичнаго варіометра и наблюдаютъ показанія амперметра, вклю-
ченнаго въ заземленную часть провода. Наибольшее отклоненіе
его стрѣлки укажетъ моментъ резонан 'а.
• Выборъ величины связи между контуромъ и проводомъ зави-
сятъ, какъ извѣстно, отъ двухъ причинъ: съ одной стороны она
должна быть не очень велика, т. к. въ противномъ случаѣ поя-
вятся біенія: съ другой стороны она должна быть достаточно
сильна, чтобы переходъ энергіи былъ интенсивенъ.
Опытно выяснилось, что замкнутый контуръ станцій У. М. О.,
благодаря устройству разрядника, обладаетъ настолько сильнымъ
затуханіемъ, что возбужденіе сѣти толчкомъ имѣетъ мѣсто даже
при связи въ 20—25%, поэтому желательно, чтобы контуръ и
проводъ всегда, при любой длинѣ волны, обладали одинаковымъ
коэффиціентомъ магнитной связи, приближающимся къ указанной
величинѣ.
205 —
'Га схема соединенія контура съ проводомъ, которая примѣ-
няется въ стан ііи У. М. О. *), какъ нельзя лучше отвѣчаетъ
поставленному условію: при пользованіи ею связь постоянна и
не зависитъ отъ длины волны.
Дѣйствительно, теорія показываетъ, что въ случаѣ коаду-
ктивиой связи выраженіе
К! = _Мк ».)
(Фоіі(Фо)а ’
можетъ быть замѣнено другимъ:
ідѣ 1>0 есть коэффиціентъ самоиндукціи общихъ витковъ, вхо-
дящихъ въ обѣ связанныя системы, а Ь1 и Ь2 ихъ полные
коэффиціенты самоиндукціи.
Въ нашемъ случаѣ (черт. 197) вмѣсто Ьо надо поставить I®
(самоиндукція контура), вмѣсто I., т< же Ь* ** ***)•), а вмѣсто
Ц—Ь,, подразумѣвая подъ этимъ обозначеніемъ сумму коэффи-
ціентовъ самоиндукціи самой сѣти и всѣхъ соединенныхъ съ
ней приборовъ. Тогда
_ іа'___Ѣл
— ЕИГ ~ ЁГ ’
Но при резонансѣ длины волнъ контура, и провода равны,
•г. е.
2 к }/Ьл Сл = 2 те ]/и Сс
откуда
= = или К=|/-^- •
Ьс Ск V Сл
Такъ какъ отношеніе емкостей сѣти и контура есть вели-
чина постоянная, то и коэффиціентъ магнитной связи представ-
ляетъ собой неизмѣнную величину.
Выше было указано, что связь должна быть порядка 20—25в/о.
Чтобы она дѣйствителі во приближалась къ этой величинѣ,
станція должна быть снабжена такой сѣтью, емкость которой
по отношенію къ емкости замкнутаго контура удовлетворяетъ
условію:
0,20—0,25 = і/-2- , т. е.
V Сл
для станцій типа У. М. О. (СА = прибл. 25000 см.) емкость сѣти
должна быть равна, примѣрно, 1000—1500 см.
*) Общею частью между контуромъ и проводомъ .является введеяяал
часть первичнаго варіометра.
**) См. § 90.
***) Самоиндукціей проводовъ, соединяющихъ первичный варіометръ
съ емкостью и разрядникомъ, мы здѣсь принебрежемъ.
— 206
§ 187. Музыкальный тонъ. Примѣненіе въ замкнутомъ кон-
Турѣ короткихъ искровыхъ промежутковъ влечетъ за собою
необходимость пользоваться невысокимъ напряженіемъ заряда
Поэтому, для полученія необходимой мощности, приходится
повышать число разрядовъ *), которое въ звучащихъ станціяхъ
тала У. М. О. доходитъ до 2000 въ секунду.
Благодаря такимъ частымъ разрядамъ, работа звучащей
станціи обнаруживается въ телефонахъ пріемника уже не трес-
комъ, какъ это было при искровыхъ станціяхъ, а непрерывнымъ
шипящимъ звукомъ, который, при правильномъ управленіи
отправителемъ, можетъ быть превращенъ въ чистый музыкальный
тонъ.
Для дальности и надежности дѣйствія станціи тональность
передаваемыхъ сигналовъ имѣетъ в< сьма существенное значеніе.
Въ первыхъ телефоны пріемныхъ аппаратовъ оказываются болѣе
чувствительными къ музыкальнымъ звукамъ, чѣмъ къ треску;
во вторыхъ—тональные сигналы могутъ быть легко различаемы
даже во время сильныхъ атмосферныхъ разрядовъ, когда пріемъ
отъ искровыхъ станцій становится совершенно невозможнымъ.
Необходимымъ условіемъ полученія чистаго тона является
соблюденіе регулярности разрядовъ, для чего приходится:
1) настраивать цѣпи трансформатора въ резонансъ и
2) подыскивать надлежащее напряженіе на зажимахъ вто-
ричной обмотки трансформатора
Разсмотримъ подробнѣе, какъ въ данномъ случаѣ протекаютъ
явленія. Если цѣпи трансформатора настроены въ резонансъ, то
при замыканіи первичной напряженіе на обкладкахъ конден-
сатора замкнутаго контура начинаетъ плавно увеличиваться
(Черт. 193 а), причемъ періодъ измѣненія этого напряженія
вполнѣ соотвѣтствуетъ періоду перемѣннаго тока, даваемаго
альтернаторомъ.
Вь нѣкоторый моментъ напряженіе на обкладкахъ конден-
сатора достигаетъ ветчины діэ тантрической прочности проме-
жутка. Тогда въ немъ возникаетъ искра, конденсаторъ разря
жается до нуля и снова начинаетъ заряжаться въ прежней
послѣдовательности.
Если при первой же перемѣнѣ амплитуда напряженія зна-
чительно превыситъ діэлектрическую прочность промежутка,
то за каждую перемѣну будетъ возникать нѣсколько искръ.
Въ этомъ случаѣ время, въ теченіе котораго трансформаторъ
поддерживаетъ напряженіе, достаточное для пробиванія проме-
жутка, оказывается настолько большимъ, что конденсаторъ успѣ-
’) Р=^-
— 207
ваетъ нѣсколько разъ зарядиться и разрядиться. Эти разряды,
носящіе названіе парціальныхъ. слѣдуютъ другъ за другомъ непра-
вильно: искра издаетъ шипящій звукъ и соотвѣтственно съ
эгамъ въ телефонѣ пріемнаго аппарата получается тлже звукъ
не чистый.
Уменьшеніемъ напряженія, развиваемаго трансформаторомъ
можно достичь такого положенія, что первая амплитуда будетъ
очень немного превышать діэлектрическую прочность промежутка.
Тогда искра успѣетъ образоваться только одинъ разъ за
перемѣну.
Въ этомъ случаѣ разряды будутъ слѣдовать другъ за дру-
гомъ совершенно регулярно черезъ промежутки времени, равные
аолуперіоду измѣненія перемѣннаго тока. Такимъ образомъ, при
частотѣ перемѣннаго тока напр. 1000 въ 1 текупду получимъ
2000 разрядовъ; столько же разъ въ секунду излучающій проводъ,
настроенный въ резонансъ съ замкнутымъ контуромъ, пошлетъ
въ пространство слабо затухающія волны. Соотвѣтственно съ
этимъ, пріемный аппаратъ будетъ получать каждую секунду
2000 регулярныхъ импульсовъ и его телефонъ издастъ чистый
тонъ соотвѣтствующей высоты.
Очевидно, что при неизмѣнной частотѣ перемѣннаго тока
получить болѣе высокій тонъ нельзя. Мѣняя же частоту, можно
тонъ и повысить и понизить. Однако подобный способъ измѣ-
ненія высоты тона не раціоналенъ, т. к. при измѣненіяхъ ча-
стоты нарушается резонансъ между цѣпями трансформатора,
безъ котораго регулярность разрядовъ не можетъ быть получена
(см. § 165).
Поэтому измѣненіе тона достигается другимъ путемъ,
именно измѣненіемъ напряженія.
Уменьшая напряженіе на обкладкахъ конденсаторовъ, можно
достигну ть такого положенія, что первая амплитуда будетъ
«ала для пробиванія искрового промежутка и только вторая
достигнетъ достаточной величины. Тогда разряды будутъ совер-
шать<'я черезъ перемѣну, т. е. разъ въ періодъ и число ихъ
окажется равнымъ частотѣ перемѣннаго тока.
При дальнѣйшемъ пониженіи напряженія можно получить
и болѣе низкіе тона, при которыхъ раіряды возникаютъ черезъ
двѣ перемѣны въ третью, черезъ три въ четвертую и т. д.
На станціяхъ типа У. М. О. удается получить до 8-ми чи-
стыхъ тоновъ. Числа разрядовъ, соотвѣтствующія каждому изъ
нихъ, могутъ быть выражены слѣдующимъ рядомъ:
„ ?и %а 2о 2п 2п 2п 2п
гП‘ 2 ’ 3 ’ 4 ’ 5 ’ 6 ’ 7 ’ 8 ’
гдѣ іі есть частота перемѣннаго тока.
— 208
Для поясненія всего сказаннаго, ниже приведены діаграммы
напряженія на обкладкахъ конденсатора замкнутаго контура для
ЧИСТЫХЪ ТОНОВЪ Л<№ 1, 2. 3 И 4 (черт. 204, 205, 206 И 207),
а также и фотографическіе снимки того же напряженія для
тоновъ №№ 1, 2, 3 и 6 (черт. 208. 209. 210 и 211). Кромѣ того,
па черт. 212 и 213 изображены діаграммы при наличіи парціаль-
ныхъ разрядовъ.
Вполнѣ очевидно, что для каждаго чистаго тона регули-
ровка напряженія на обкладкахъ конденсатора замкнутаго кои-
тура должна быть совершенно точной; если напряженіе слишкомъ
велико, или слишкомъ мало, то парціальные разряды непремѣнно
возникаютъ. Въ этомъ легко убѣдиться по черт. 212 и 213.
Кромѣ регулировки напряженія и соблюденія резонанса
между цѣпями трансформатора, для полученія чистаго тона не-
обходимо еще, чтобы замкнутый контуръ и излучающій проводъ
тоже были настроены въ резі нансъ. Опытъ показываетъ, что
несоблюденіе этого условія неминуемо влечетъ къ порчѣ чистоты
тона.
Изъ предыдущаго выяснилось, что высота чистыхъ тоновъ
станціи зависитъ отъ частоты перемѣннаго тока, питающаго
трансформаторъ. Поэтому, при выборѣ типа альтернатора для
звучащей станціи, надо руководствоваться той предѣльной вы-
сотой тона, которую желательно получить.
Опытно выяснилось, что человѣческое ухо лучше всего
воспринимаетъ тона высотою около 1000 колебаній въ секунду.
Поэтому всѣ звучащія станціи снабжаются динамо машинами,
развивающими частоту въ 500 и не болѣе 1000 періодовъ въ
секунду.
§ 188. Мощность и отдача звучащей станціи. Мощность въ
сѣти звучащей станціи зависитъ отъ квадрата дѣйствующей
силы тока въ пучности и отъ уаттнаго сопротивленія:
Р = ЯС гД».
Разберемъ тѣ причины, которыя могутъ вліять на величину
этой мощности.
Дѣйствующая сила тока во вторичной цѣпи при резонансѣ
и при возбужденіи толчкомъ зависитъ, какъ извѣстно, отъ слѣ-
дующихъ причинъ (см. § 140):
/ С1 \
1) отъ мощности въ первичной цѣпи (Р, — 2 - ѵ)
2) „ вторичной емкости (С2),
8) „ длины волны (Ь),
4) „ затуханія вторичной цѣпи,
5) „ связи.
Величина связи между контуромъ и проводомъ, а такзк-
вторичная и первичная емкость для каждой данной станціи суть
— 209
величины постоянныя. Поэтому на силу тока въ сѣти данной
станціи могутъ оказывать вліяніе только (если не считаться съ
затуханіемъ):
1) напряженіе въ замкнутомъ контурѣ (число введенныхъ
искровыхъ промежутковъ),
2) число разрядовъ (высота тона),
3) длина волны.
Именно, сила тока увеличивается сь увеличеніемъ числа
промежутковъ, съ повышеніемъ юна и съ уменьшеніемъ длины волны.
Уаттное сопротивленіе излучающаго провода слагается изъ
двухъ частей: 1) сопротивленія вреднаго и 2) сопротивленія из-
лученія.
При раціональномъ устройствѣ сѣти первая часть бываетъ
мала в представляетъ собою почти постоя-іную для каждой сѣти
величину. Вторая же часть зависитъ отъ излучающей способ-
ности сѣти, т. е. при увеличеніи длины волны съ помощью
введенія самоиндукціи она уменьшается.
Такъ какъ мощность въ ѣти равна произведенію изъ квад-
рата силы тока на сопротивленіе, то, очевидно, на нее вліяютъ
всѣ тѣ причины, отъ которыхъ зависитъ сила тока и сопроти-
вленіе.
Другими словами, мощность въ сѣти бываетъ тѣмъ больше,
1) чѣмъ больше введено искровыхъ промежутковъ,
2) „ выше тонъ и
3) „ короче волна.
Въ сѣти звучащей станціи типа У. М. О. при работѣ всѣми
десятью промежутками и первымъ тономъ (сѣть предполагается
нормальная судовая емкостью ок 'ло 1000 см.) мощность дости-
гаетъ одного и даже болѣе килоуатта.
Если эту величину раздѣлить на мощность, поглощаемую
моторомъ (обыкновенно ок< ло з килоуаттъ), то полная отдача
станціи выразится значительной величиной порядка ЗО°/о.
Такое повышеніе отдачи сравнительно съ искровыми стан-
ціями надо объяснять значительнымъ уменьшеніемъ вредныхъ
потерь, сопровождающихъ переходъ энергіи изъ одной цѣпи въ
другую.
Главнѣйшими причинами, влекущими за собой уменьшеніе
вредныхъ потерь, являются:
1» примѣненіе возбужденія толчкомъ, при которомъ излу-
чающій проводъ всю полученную отъ контура энергію тратитъ
на свои собственныя колебанія, не возвращая ея обратно и
2) пользованіе настолько невысокимъ напряженіемъ въ зам-
кнутомъ контурѣ (порядка 5—7000 вольтъ), при которомъ потери
на діэлектрическій гистерезисъ и истеченія съ краевъ конден-
саторовъ невелики.
14
— 210 —
Кромѣ того, на повышеніе отдачи благопріятно вліяетъ
пользованіе весьма сильной связью между контуромъ и прово-
домъ *).
§ 189. Составленіе графикъ и таблицъ. Изъ разбора свойствъ
звучащ-п станціи выяснилось, что она способна работать различ-
ными, заранѣе заданными (въ извѣстныхъ предѣлахъ) длинами
волнъ, тонами и мощностью.
Чтобы надлежащимъ образомъ использовать эту способность
станціи, необходимо составить графики и таблицы, которыя
позволяютъ быстро и удобно находить установку приборовъ,
соотвѣтствующую данному заданію.
Эти заданія могутъ касаться:
А) Длины волны.
В) Тона.
С) Мощности.
А. Длина волны.
Длина волны измѣняется при помощи первичнаго и вторич-
наго варіометровъ'
Вполнѣ очевидно, что кажтому положенію вторичнаго варіо-
метра соотвѣтствуетъ (при резонансѣ) нѣкоторое опредѣленное
положеніе первичнаго варіометра и опредѣленная длина волны.
Если при разныхъ положеніяхъ варіометра произвести
измѣреніе длины волны и замѣтить резонансное положеніе пер-
вичнаго варіометра, то получится цѣлая таблица данныхъ, по
которой составляется т. н. графика длинъ волнъ.
Наблюденія дѣлаются слѣдующимъ образомъ:
1) Устанавливаютъ вторичный варіометръ на О, въ удлини-
тельной катушкѣ вводятъ О секціи и пускаютъ станцію въ ходъ.
2) Нажавъ ключъ и вращая первичный варіометръ, отыски-
ваютъ резонансъ между контуромъ и проводомъ, руководствуясь
показаніями амперметра въ сѣти. Положеніе первичнаго варіо-
метра при резонансѣ замѣчаютъ.
3) Подносятъ къ вторичному варіометру волномѣръ и измѣ-
ряютъ имъ длину волны.
4) Вводятъ во вторичномъ варіометрѣ 3. 6, 9, 10, 11 и 12
витковъ и каждый разъ производятъ наблюденія въ порядкѣ
п.п. 2 и з.
Совершенно такія же наблюденія производятъ, вводя одну,
двѣ и т. д. секціи удлинительной катушки. Наблюденія записы-
ваются по слѣдующей формѣ:
”) Въ звучащихъ станціяхъ К = прибл. 25—ЗО°/о, а въ искровыхъ
всего 10—12’, о.
— 211
Положеніе вторичнаго варіометра- 0 секцій удл. кат. 1 секція удл. кат.
положеніе первичнаго варіометра при резо- нансѣ. длина волны. по юженіе первичнаго варіометра при резо- нансѣ. длина волны.
0 витковъ 3 витка 6 витковъ 9 е 10 „ 11 и 12 „
По полученнымъ наблюденіямъ на миллиметровой бумагѣ
строится графика, на которой по горизонтальной оси отклады-
ваютъ длины волнъ, а по вертикальной, вправо отъ нуля—поло-
женія вторичнаго варіометра, а влѣво первичнаго.
В. Тонъ.
Для полученія чистаго тона, какъ извѣстно, необходимо:
а) соблюденіе резонанса между колебательными цѣпями,
Ъ) соблюденіе резонанса между цѣпями трансформатора,
с) выборъ надлежащаго напряженія на обкладкахъ конден-
сатора замкнутаго контура.
Требованіе соблюденія резонанса между контуромъ и про-
водомъ выполняется при установкѣ длины волны.
Резонансъ между цѣпями трансформатора находится слѣ-
дующимъ образомъ:
Станцію пускаютъ въ ходъ, даютъ альтернатору очень сла-
бое возбужденіе и, введя всѣ промежутки разрядника, мѣняютъ
шунтовымъ реостатомъ мотора частоту перемѣннаго тока,
наблюдая за показаніями вольтметра, включеннаго па зажимы
альтернатора*).
Моментъ резонанса будетъ указанъ наибольшимъ отклоне-
ніемъ стрѣлки вольтметра. Частоту перемѣннаго тока, соотвѣт-
ствующую резонансу, замѣчаютъ и записываютъ.
Такая запись даетъ возможность впослѣдствіи не искать
резонансъ между цѣпями трансформатора, а устанавливать его
непосредственно, давая перемѣнному току соотвѣтствующую
частоту.
Ч Искра въ разрядникѣ проскакивать нѳ должна.
14*
— 212
Подборъ надлежащаго напряженія на обкладкахъ конденса-
тора замкнутаго контура производится регулировкой силы пере-
мѣннаго тока или, что то же, измѣненіемъ напряженія на зажи-
махъ альтернатора; при этомъ составляется таблица, въ которой
указывается для каждаго числа промежутковъ — напряженіе
на зажимахъ альтернатора и номера соотвѣтствующихъ чистыхъ
тоновъ.
Таблица составляется слѣдующимъ образомъ:
1) Станцію пускаютъ въ ходъ, настраиваютъ ее на нѣко-
торую среднюю длину волны—напр. 1000 метровъ и устанавли-
ваютъ резонансъ между цѣпями трансформатора®).
2) Вводятъ полное число искровыхъ промежутковъ (10).
нажимаютъ ключъ и подносятъ къ вторичному варіометру
звукоиспытатель (маленькій, грубый телефонный пріемникъ).
Слушая въ телефонъ звукоиспытателя, мѣняютъ возбужде-
ніе альтернатора до тѣхъ поръ, пока не исчезнетъ шипѣніе
(парціальные разряды) и не будетъ слыш-нъ чистый тонъ М» 1,
паивысшій изъ доступныхъ. Этотъ тонъ настолько характеренъ,
что его найти очень легко.
3) Размыкаютъ ключъ и замѣчаютъ показаніе вольтметра,
которое записывается.
4) Въ томъ же порядкѣ дѣлаютъ наблюденія для тона № 2,
который легко найти, такъ какъ онъ ровно на одну октаву ниже
тона № 1.
5) Въ прежнемъ порядкѣ находятъ тонъ № 4; его тоже легко
узнать, ибо онъ на одну октаву ниже тона № 2.
6) Находятъ тонъ № 3. Его можно узнать потому, что онъ
единственный чистый выше тона № 4 и ниже тона № 2.
7) Вь томъ же порядкѣ, какъ указано выше, дѣлаютъ наблю-
денія для 9, 8, 7 и т. д. промежутковъ, ограничиваясь каждый
разъ четырьмя тонами *) **).
Для контроля наблюденій полезно замѣчать силу тока въ сѣти
при каждомъ тонѣ. Дѣло въ томъ, чго, какъ покаіываеіъ теорія,
при неизмѣнномъ числѣ промежутковъ сила тока пропорціональна
корню квадратному изъ числа разрядовъ. Поэтому, если при пер-
вомъ тонѣ (2000 разрядовъ) сила тока равна А, то при второмъ
(1000 разрядовъ) она равняется , при третьемъ (666 раз-
А А
рядовъ) при четвертомъ (500 разрядовъ) |/ ..р и т- Л
*) Данныя таблицы тоновъ отъ длины волны не зависятъ.
**) Отыскивать болѣе низкіе тона (А?№ 5, 6 и т. д.) для людей съ
среднимъ слухомъ довольно затруднительно, т. к. онп слишкомъ мало
разнятся другъ отъ друга.
— 213
Въ общемъ эту зависимость можно выразить такимъ прави-
ломъ: при неизмѣнномъ числѣ промежутковъ сила тока въ сѣти
ири п-номъ тонѣ должна быть въ ]/ п разъ меньше, чѣмъ при
первомъ.
Всѣ полученныя наблюденія сводятся въ таблицу, которая
лицы далеко не точны и могутъ служить только для приблизи
тельной установки тона.
Это происходитъ потому, что напряженіе, необходимое для
даннаго чистаго тона, зависитъ отъ величины діэлектрической
прочности промежутковъ, которая не держится вполнѣ постоян-
ной, завися отъ температуры, степени сжатія дисковъ разряд-
ника и т. д.
Поэтому напр. при нагрѣвшемся разрядникѣ для полученія
іиетаго тона всегда приходится брать меньшее напряженіе,
чѣмъ при холодномъ; послѣ переборки разрядника напряженіе,
необходимое для полученія даннаго тона, тоже нѣсколько
мѣняется.
С. Мощность
Дать какія либо опредѣленныя указанія относительно выбора
мощности для передачи сигнала на заданное разстояніе весьма
трудно, такъ какъ дальность дѣйствія станціи въ значительной
степени зависитъ отъ времени дня *), состоянія атмосферы,
*) Ночью дальность дѣйствія увеличивается.
214 —
рельефа земной поверхности, раздѣляющей переговаривающіяся
станціи и т. д.
Поэтому мы здѣсь ограничимся указаніемъ лишь на то, что
при работѣ первымъ тономъ на нормальную судовую сѣть, для
передачи днемъ по водной поверхности надо брать по 2 проме-
жутка на каждыя 50 миль разстоянія.
При пониженіи тона число промежутковъ слѣдуетъ увели-
чить. Для полученія болѣе точныхъ данныхъ надо произвесть
рядъ наблюденій между двумя радіостанціями на перемѣнныхъ
разстояніяхъ, разными длинами волнъ, разными тонами и при
различномъ числѣ искровыхъ промежутковъ.
Всѣ эти наблюденія слѣдуетъ свести въ таблицы, которыя
и послужатъ руководствомъ для выбора числа искровыхъ проме-
жутковъ по заданному разстоянію, номеру тона и длинѣ волны
§ 190. Управленіе радіостанціей. Станція приводится въ
дѣйствіе въ слѣдующей послѣдовательности.
1) Руководясь графикой длинъ волнъ, устанавливаютъ по
заданію длину волны.
2) Пускаютъ въ ходъ динамо-двигатель и доводятъ частоту
перемѣннаго тока до величины, необходимой для резонанса между
цѣпями трансформатора.
3) Вводятъ, руководясь разстояніемъ передачи, необходимое
число искровыхъ промежутковъ.
4) По таблицѣ тоновъ реостатомъ воббужденія устанавли-
ваютъ вольтажъ на зажимахъ альтернатора, соотвѣтствующій
избранному числу промежутковъ и номеру тона.
5) Нажавъ ключъ, повѣряютъ резонансъ между проводомъ
л контуромъ (вращая первичный варіометръ) и чистоту тона
(звукоиснытателемъ).
6) Передаютъ радіо.
7) Останавливаютъ станцію.
ГЛАВА XIX.
Станціи съ вращающимся разрядникомъ.
Современная радіостанція, какъ мы выяснили выше, должна
удовлетворять двумъ условіямъ:
1) имѣть въ сѣти слабо затухающія колебанія простой
формы (возбужденіе толчкомъ) и
2) работать при частыхъ регулярныхъ разрядахъ, т. е.
издавать чистый тонъ.
215 —
Въ звучащихъ станціяхъ эти условія выполнены съ помощью
примѣненія короткихъ искровыхъ промежутковъ и динамо-ма-
шинъ большой частоты; но тѣхъ же результатовъ можно дости-
гнуть и иньімъ путемъ, именно, примѣнивъ при машинахъ
обычнаго типа (п —50) вращающіеся разоятники.
Поэтому наравнѣ съ звучащими станціями въ техникѣ радіо-
телеграфа появились и станціи съ вращающимися разрядниками,
которыя у насъ въ Россіи выдѣлываются Русскимъ Обществомъ
Безпроволочныхъ Телеграфовъ и Телефоновъ.
Всѣ станціи Р. О В. Т. и Т., независимо отъ мощности.
• троятся по одной и той же схемѣ.
Погрому въ качествѣ типичной установки мы разберемъ
нормальную судовую станцію мощностью въ 2 килоуатта, кото-
рая изображена на черт. 214 а и Ь.
Устройство станціи.
§ 191. Схема 2-хъ килоуаттной станціи съ вращающимся
разрядникомъ можетъ быть разбита на 5 цѣпей:
1) цѣпь постояннаго тока, питающаго двигаталь динамо
машины,
2) цѣпь перемѣннаго тока низкаго напряженія,
3) цѣпь перемѣннаго тока высокаго напряженія,
4) замкнутый контуръ,
5( излучающій провозъ.
§ 192. Динамо-двигатель. Въ 2-хъ килоуаттныхъ станціяхъ
съ вращающимся разрядникомъ примѣняются тѣ же динамо-
двигатели и съ тѣми же вспомогательными приборами, которые
примѣнялись на искровыхъ станціяхъ образца 1907 года. Поэтому
здѣсь мы ихъ описывать не будемъ, ограничившись только на-
поминаніемъ, что динамо развиваетъ нормально 100 вольтъ при
50 періодахъ въ секунду.
§ 193. Трансформаторъ. Трансформаторъ имѣетъ замкнутый
разслоенный сердечникъ, на который навиты двѣ обмотки.
Первичная имѣетъ двѣ параллельныя цѣпи, вторичная со-
стоитъ изъ одной цѣпи.
Коэффиціентъ трансформаціи равенъ приблизительно 50 *).
Коэффиціенты самоиндукціи обметокъ трансформатора въ
рабочихъ условіяхъ выражаются слѣдующими цифрами:
Ь1 = 0,04Н Ь2 = 100Н**).
*) Подобный трансформаторъ изображенъ на черт. 129а во второй
•іаетп курса.
•*) Станціи съ вращающимися разрядниками не снабжаются реактив
ними катушками. О причинахъ, вызывающихъ необходимость отсутствія
.катуигаи, будетъ указано ниже.
216
§ 194. Замкнутый контуръ, а) Батарея конденсаторовъ.
Батарея образована изъ 6-ти параллельно соединенныхъ
бумажныхъ конденсаторовъ емкостью около 4000 см. каждый,
что въ общей сложности даетъ емкость порядка 24—25000 см.
По своему устройству эти конденсаторы ничѣмъ не отли
чаются отъ конденсаторовъ, примѣняющихся на звучащихъ
станціяхъ типа У. М. О.
Батарея конденсаторовъ присоединяется непосредственно
къ зажимамъ вторичной обмотки трансформатора. Такое отличіе
схемы замкнутаго контура станціи съ вращающимся разрядни
комъ отъ схемы звучащихъ станцій никакого существеннаго
значенія не имѣетъ и вызывается главнымъ образомъ сообра-
женіями удобства расположенія приборовъ.
Ь) Нращаѣщійся разрядникъ (черт. 215).
Разрядникъ состоитъ изъ двухъ мѣдныхъ дисковъ діамет-
ромъ въ 150 мм., имѣющихъ по своей окружности по 20 зуб
цовъ трапецоидальной формы.
Ширина каждаго зубца равна 6 мм, а разстояніе между
сосѣдними зубцами равно 18 мм. Диски насажены на эбонитовый
барабанъ, изолирующій ихъ другъ отъ друга. Сквозь барабанъ
проходитъ валъ, покоящійся въ шариковыхъ подщипникахъ.
Валъ разрядника неподвижно соединенъ съ якоремъ неболь-
шого (въ 0,1 НР) серіеснаго электродвигателя и вся система
укрѣплена на легкой аллюминіевой станинѣ.
На этой станинѣ въ трехъ мѣстахъ помѣщаются электроды
разрядника. Ихъ всего четыре Электроды представляютъ собою
мѣдные стержни, заточенные у конца въ видѣ усѣченнаго конуса,
съ діаметромъ нижняго основанія около 4 мм.
Электроды входятъ въ гнѣзда и удерживаются стопорными
винтами. Разрядникъ вводится въ цѣпь замкнутаго контура элек-
тродами сі и сі. Другіе два(е2 и ез) соединены другъ съ другомъ
металлически. Такимъ образомъ въ цѣпь оказываются введен-
ными послѣдовательно 4 искровыхъ промежутка: 1) между элек-
трода еІ и дискомъ «; 2) между дискомъ а и электодомъ е3,
3) между электродомъ е2 и дискомъ Ь и, наконецъ, 4) между
дискомъ би электродомъе4. Эти искровые промежутки въ силу
вращенія имѣютъ не постоянную длину. Минимальной длиной
они обладаютъ въ тѣ моменты, когда верхнія поверхности зубцовъ
дисковъ находится какъ разъ подъ электродами.
Надлежащей установкой электродовъ это разстояніе дѣлается
наивозможно малымъ и достигаетъ обыкновенно величины 0,15—
0,2 мм.
Скорость вращенія разрядника регулируется въ предѣлахъ
отъ юоо до 4500—5000 оборотовъ въ минуту. Эту задачу выпол -
217
яяетъ реостатъ въ 70 2, который вводится, какъ это показано
на черт. 214 а, послѣдовательно съ двигателемъ разрядника.
В > время работы станціи разрядникъ издаетъ настолько
сильный шумъ, что его приходится заглушать, помѣщая разряд-
никъ въ особую закрытую камеру, выложенную внутри какимъ
либо шумозаглушающимъ веществомъ, напримѣръ, пробкой.
Вслѣдствіе помѣщенія въ закрытомъ мѣстѣ, разрядннкъд лженъ,
очевидно, грѣться, во избѣжаніе чего онъ всегда снабжается
вентиляторомъ. Иногда крылатка вентилятора устанавливается
на одномъ валу съ разрядникомъ, но часто примѣняютъ и
отдѣлі ные самостоятельные вентиляторы *).
Отъ исправности состоянія разрядника въ значительной
степени зависитъ работа станціи. Поэтому за нимъ надо имѣть
постоянное наблюденіе и слѣдить:
1) чтобы минимальныя разстоянія между зубцами дисковъ
и электродами были одинаковы и не превышали 0,15—0.2 ми,.
2) чтобы при вращеніи зубцы обоихъ дисковъ одновременно
подходили подъ электроды и
3) чтобы на электродахъ не было большого нагара.
Для уничтоженія нагара электроды слѣдуетъ періодически
обтачивать на станкѣ—примѣрно разъ въ 2 недѣли.
с) Варіометръ замкнутаго контура. Онъ представляетъ собой
соленоидъ, состоящій изъ 14‘/а витковъ трубчатаго проводника
діаметромъ въ 12 мм., поверхность котораго покрыіа электролити-
ческимъ слоемъ серебра. Соленоидъ укрѣп іенъ на станинѣ, при-
винченной къ верхней части деревяннаго шкафика, въ которомъ
помѣщаются трансформаторъ, батарея конденсаторовъ и раз-
рядникъ.
Устройство варіометра представлено на чертежахъ 216а иЪ.
Внутри соленоида проходитъ навинтованный валъ М, одинъ
конецъ котораго соединенъ съ конденсаторами замкнутаго кои-
тура, а съ другой изолированъ.
На валъ надѣтъ ползунъ Р съ 3 мя стойками 8, оканчиваю-
щимися роликами г, которые при помощи пружинокъ р прижи-
маются къ внутренней поверхности витковъ соленоида.
Изъ этихъ 3 хъ роликовъ одинъ металлическій, а остальные
2 сдѣланы изъ эбонита и служатъ исключительно для упора.
Ползунъ вмѣстѣ съ роульсами можетъ вращаться и пере-
двигаться вдоль по навптованному валу.
Для этой цѣли имѣется 3 стержня а; они укрѣплены своими
концами въ эбонитовые диски 1с и I, къ одному изъ которыхч.
присоединенъ штурвалъ К.
’) На черт. 214 а не показанъ.
218 —
Стойка 82 имѣетъ приливъ съ отверстіемъ, сквозь которое
проходитъ стержень а. Очевидно, что при вращеніи штурвала
стержень а увлекаетъ своимъ движ- піемъ стойку 82 вмѣстѣ съ
ползуномъ, вслѣдствіе чего роликъ скользитъ по виткамъ варіо-
метра. Если навинтованный валъ соединенъ съ однимъ полюсомъ
батареи конденсаторовъ, а начало варіометра съ разрядникомъ,
то при вращеніи штурвала, число витковъ, входящихъ въ зам-
кнутый контуръ, будетъ мѣняться; при этомъ токъ проходитъ но
варіометру слѣдующимъ образомъ: отъ батареи конденсаторовъ
на навинтованный валъ, съ него на стойку 82 и по металличе-
скому ролику на витки, откуда онъ идетъ къ началу варіометра,
соединенному черезъ разрядникъ съ другимъ полюсомъ конден-
саторной батареи.
Съ обѣихъ сторонъ соленоида отъ каждаго витка выведены
штепсельная гнѣзда и, оіс ло которыхъ стоятъ цифры, обозна-
чающія соотвѣтствующія числа витковъ. Гнѣзда служатъ для
присоединенія сѣти и земли, а цифры около нихъ—для удобства,
отсчета числа введенныхъ витковъ.
§ 195. Излучающій проводъ. Излучающій проводъ состоитъ
изъ радіосѣти, вторичнаго варіометра съ удлинительной катуш-
кой, части витковъ первичнаго варіометра и теплового ампер-
метра безъ шунта на 15 амперъ.
Вторичный варіометръ и удлинительная катушка по своему
устройству ничѣмъ не отличаются отъ вторичнаго варіометра в
удлинительной катушки звучащей станціи типа У. М. О.
Амперметръ, включенный въ заземленную часть излучаю-
щаго провода, тоже не представляетъ собой никакихъ особен-
ностей.
Работа станціи.
§ 196. Возбужденіе излучающаго провода и связь между
мимъ и замкнутымъ контуромъ. Излучающій проводъ возбу-
ждается толчкомъ и связывается съ замкнутымъ контуромъ кон-
дуктивно, причемъ можно примѣнять два способа связыванія
(черт. 217):
1) постоянная связь (штепсель сѣти присоединенъ къ
началу варіометра, а проводъ отъ заземленія къ навинтованиому
валу) и
2) связь при перемѣнномъ числѣ общихъ витковъ (штеп-
сель сѣти поставленъ на прежнее мѣсто, а штепсель отъ зазем-
ленія поставлена въ одно изъ гнѣздъ: »/г, 1. І’/а и т. д.).
Оба способа связыванія имѣютъ свои преимущества и недо-
статки.
219 —
•При пользованіи первымъ способомъ очень удобно произво -
дитъ настройку контура и провода въ резонансъ.
Для итого надо только вращать штурвалъ первичнаго варіо -
метра (мѣнять длину волны контура) до тѣхъ поръ, пока ампер-
метръ въ сѣти не дастъ максимальнаго отклоненія.
При второмъ способѣ настройка производится не такъ просто,
приходится искать помимо резонанса еще и наивыгоднѣвшую
связь, для чего штепсель отъ заземленія перемѣщаютъ въ раз-
личныя гнѣзда и каждый разъ ищутъ резонансъ. Въ концѣ кон-
цовъ останавливаются на томъ положеніи штепселя, при кото-
ромъ амперметръ даетъ наибольшее показаніе.
Къ недостаткамъ постоянной связи слѣдуетъ отнести воз-
можность возникновенія при ней біеній.
Дѣло въ томъ, что прз пользованіи вращающимся разряд-
никомъ возбужденіе толчкомъ имѣетъ мѣсто только въ томъ
случаѣ, если связь не превышаетъ 15—20%. Въ случаѣ, если
она перейдетъ -ту норму, въ сѣти возникаютъ двѣ волны и станція
теряетъ одно изъ главныхъ своихъ достоинствъ.
При пользованіи постоянной связью, если сѣть обладаетъ
большей емкостью по отношенію къ емкости замкнутаго контура,
то легко можетъ случиться, что связь превыситъ указанную
норму, такъ какъ
Если это случится, то придется прибѣгнуть къ связи съ
перемѣннымъ числомъ общихъ витковъ и ослабить ее до такого
значенія, при которомъ біенія еще не наступаютъ.
Къ недостаткамъ постоянной связи слѣдуетъ еще отнести и
то обстоятельство что при пользованіи ею въ излучающій про-
водъ входятъ 2 ненадежныхъ контакта: одинъ—между роликомъ
первичнаго варіометра и его витками и другой—между навин-
гованнымъ валомъ и ползуномъ. Очевидно, что при неисправномъ
состояніи этихъ контактовъ вредныя потери въ излучающемъ
проводѣ неизбѣжно повышаются, что влечетъ за собою возра-
станіе затуханія.
На основаніи изложеннаго, слѣдуетъ предпочитать связь при
перемѣнномъ числѣ общихъ витковъ, хотя она и влечетъ за
собой нѣкоторую сложность въ отысканіи резонанса.
§ 197. Музыкальный тонъ. Въ звучащихъ станціяхъ музы-
кальный тонъ достигается при помощи цѣлаго ряда сложныхъ
манипуляцій: въ станціяхъ же съ вращающимся разрядникомъ
довольно хорошій тонъ получается всегда, такъ какъ регуляр
кость разрядовъ осуществляется здѣсь механически.
220
Дѣйствительно, если разрядникъ вертится равномѣрно и
зубца на немъ расположены на равныхъ другъ отъ друга раз-
стояніяхъ, то разряды будутъ регулярны независимо отъ выбора
напряженія на обкладкахъ конденсаторовъ замкнутаго контура,
а также и отъ того настроенъ ли резонансъ между цѣпями
трансформатооа или нѣтъ *).
Въ силу такой независимости чистоты тона отъ настройки
ревояанса между цѣпями трансформатора, имъ въ станціяхъ съ
вращающимся разрядникомъ совершенно не пользуются. Дѣй-
ствительно, если отпадаетъ необходимость соблюдать его въ
цѣляхъ полученія регулярныхъ разрядовъ, то онъ можетъ быть
полезнымъ только для улучшенія перехода энергіи изъ первич-
ной цѣпи во вторичную. Однако и въ этомъ смыслѣ соблюденіе
резонанса существеннаго значенія не имѣетъ; при питаніи станціи
50 періоднымъ токомъ при емкости замкнутаго контура, равной
примѣрно 25000 см., для полученія резонанса необходимо,чтобы
оамоичдукція вторичной обмотки равнялась минимумъ 350 генри,
если даже считать, что связь равна О Если же квадратъ связи
равенъ 0,5, то вторичную самоиндукцію надо имѣть равной
700 генри. Нормально, трансформаторъ 2-хъ килоуаттной станціи
съ вращающимся разрядникомъ развиваетъ сравнительно низкое
напряженіе (7000—10000Ѵ), вслѣдствіе чего его вторичная
обмотка содержитъ не очень большое число витковъ, а слѣдо-
вательно и коэффиціентъ ея самоиндукціи сравнительно неве
ликъ. .Въ дѣйсгвительности. въ раб лихъ условіяхъ онъ дости-
гаетъ величины порядка 100 генри. Отсюда слѣдуетъ, что для
осуществленія резонан-а между цѣпями трансформатора при-
шлось бы послѣдовательно съ вторичной обмоткой включать доба-
вочную самоиндукцію, притомъ настолько большую (порядка
600 генри), что всѣ выгоды, полученныя отъ резонанса,вѣроятно,
были бы сведены къ нулю вредными потерями энергіи, возни-
кающими въ этой катушкѣ.
Такимъ образомъ мы видимъ, что добиваться резонанса
между цѣпями трансформатора въ станціяхъ съ вращающимся
разрядникомъ не имѣетъ особаго смысла.
Въ цѣляхъ же повышенія интенсивности перехода энергіи
изъ первичной цѣпи трансформатора во вторичную, стараются
связь между ними дѣлать какъ М"жно сильнѣе. Для этой цѣли
въ цѣпь перемѣннаго тока никакихъ реактивныхъ катушекъ не
включаютъ.
Высота тона въ станціяхъ съ вращающимся разрядникомъ
регулируется скоростью вращенія разрядника. Если онъ обла-
•) Очевидно, это напряженіе не должно быть ниже извѣстнаго ире
дѣла, ва которымъ ис ра совсѣмъ не будетъ пробивать промежутка.
221
даетъ К зубцами и дѣлаетъ М оборотовъ въ минуту, то число
разрядовъ въ секунду выразится слѣдующей очевидной фор-
мулой:
№
V —---,
60
Поэтому, при 20 зубцахъ и при 3000 оборотахъ частота,
разрядовъ окажется равной 1000:
Если моторъ разрядника можетъ мѣнять скорость вращенія
въ предѣлахъ отъ 1000 до 1500 оборотовъ, то высота тона можетъ
быть непрерывно измѣняема въ предѣлахъ приблизительно отъ
300 до 1500 разрядовъ въ секунду.
Тонъ, издаваемый станціей съ вращающимся разрядникомъ,
никогда не бываетъ настолько же чистъ, какъ тона, издаваемые
звучащими станціями. Это происходитъ вслѣдствіе того, что хотя
разряды и слѣдуютъ другъ за другомъ совершенно регулярно,
но сами они не одинаковы по продолжительности и по мощности:
искра проскакиваетъ, какъ извѣстно, въ тотъ моментъ, когда
разстояніе между зубцами движущагося диска и неподвижными
электродами по своей діэлектрпческой прочности сравнивается
съ напряженіемъ, которое въ данный моментъ имѣетъ мѣсто на
обкладкахъ конденсатора замкнутаго контура. Напряженіе ато
мѣняется со скоростью 50 періодовъ въ секунду, а зубцы раз
рядника подходятъ подъ электроды въ среднемъ до 1000 разъ
въ секунду, т. е. въ теченіе одной перемѣны напряженія зубцы
проходятъ подъ электродами 10 разъ и столько же разъ возни-
каетъ искра.
Если зубецъ подходитъ подъ электродъ какъ разъ въ тотъ
моментъ, когда напряженіе на обкладкахъ конденсатора, мѣняя
знакъ, проходитъ черезъ нуль, то искра очевидно, совсѣмъ не
возникаетъ; по мѣрѣ того, какъ напряженіе на обкладкахъ кон-
денсатора возрастаетъ, искра будетъ возникать при большихъ и
большихъ разстояніяхъ между неподвижными, электродами и
зубцами, т. е. разряды будутъ дѣлаться продолжительнѣе и
мощнѣе.
Когда напряженіе на обкладкахъ конденсатора, пройдя
черезъ максимумъ, начнетъ уменьшаться—искры начнутъ возни-
кать все при меньшихъ и меньшихъ разстояніяхъ между зуб-
цами и электродами и, наконецъ, когда напряженіе дойдетъ до
пуля.—то появится пропускъ искры. Очевидно, всѣ эти явленія
ведутъ къ порчѣ тона и не даютъ возможности получить его
въ томъ же чистомъ видѣ, какъ въ звучащихъ станціяхъ.
§ 198. Мощность Въ станціяхъ съ вращающимся разрядни-
комъ, такъ же какъ и звучащихъ, мощность въ сѣти измѣряется
222
произведеніемъ изъ квадрата дѣйствующей силы тока въ пуч-
ности сѣти на ея уаттное сопротивленіе.
Слѣдовательно, при неизмѣнной емкости сѣти и связи между
контуромъ и провод мъ, а также при наличіи резонанса между
яими, мощность зависитъ:
1) отъ напряженія въ замкнутомъ контурѣ,
2) отъ частоты разрядовъ и
3) отъ длины волны
Напряженіе въ замкнутомъ контурѣ можетъ быть измѣняемо
увеличеніемъ или уменьшеніемъ силы перемѣннаго тока; число
разрядовъ зависитъ отъ скорости вращенія разрядника. Поэтому
станція будетъ обладать наибольшей мощностью въ сѣти:
1) прн максимальной допустимой силѣ перемѣннаго тока,
2) при максимальной скорости вращенія разрядника,
3) при самой короткой волнѣ.
Если при заданн й длинѣ волны желаютъ уменьшить мощ-
ность въ сѣти, то этого можно достигнуть либо уменьшеніемъ
силы перемѣннаго тока, либо пониженіемъ скорости разрядника.
Кромѣ того, есть еще и третій способъ регулировки мощности.
Изъ § 141 мы знаемъ, что. при пользованіи вращающимся раз-
рядникомъ возбужденіе толчкомъ имѣетъ мѣсто даже при раз-
стройкѣ на 5О°/о.
Это цѣнное свойство вращающагося разрядника даетъ воз-
можность легко и удобно измѣнять мощность въ сѣти разстрой-
кой резонанса между контуромъ и проводомъ, т. е. простымъ
поворотомъ штурвала первичнаго варіометра *). При пользованіи
связью съ перемѣннымъ числомъ общихъ витковъ уменьшеніе
мощности въ сѣти легко доетиіается также и уменьшеніемъ
связи.
Отдача станцій съ вращающимся разрядникомъ достигаетъ
примѣрно тѣхъ же значеній, какъ и отдача звучащихъ станцій,
т. е. приближатся къ величинѣ 25— ЗО°/о.
§ 199 Составленіе графикъ и таблицъ.
А. Длина волны.
Составленіе графики длинъ волнъ производится почти
совершенно подобно тому, какъ это описано въ § 189 и. А.
Разница заключается только въ томъ, что при каждомъ измѣреніи
*) Если колебательныя цѣпи связаны постоянной связью, то рая
отройка влечетъ за собой измѣненіе длины волны сѣти, такъ какъ число
витковъ первичнаго варіометра, входящихъ въ проводъ, будетъ при этомъ
измѣняться. Однако это измѣненіе бываетъ настолько мало, что съ нимъ
совершенно не считаются. При пользованіи же связью съ перемѣннымъ
числомъ общихъ витковъ, длина волны сѣти дѣлается вполнѣ независимой
отъ разстройки, такъ какъ въ этомъ случаѣ при вращеніи штурвала пер-
вичнаго варіометра число витковъ, входящихт> въ проводъ, остается не-
измѣннымъ.
223
длины волны отыскиваютъ наивыгоднѣйшую связь, на которую,
встати сказать, длина волны вліяетъ очень мало.
В. Тонъ.
Такъ какъ въ станціи съ вращающимся разрядникомъ регу-
лярность разрядовъ достигается механическимъ путемъ, то чи-
стый тонъ при исправномъ разрядникѣ получается всегда. По-
этому необходимость въ составленіи какихъ либо таблицъ уста-
ловокъ приборовъ совершенно отпадаетъ. Для установки же тона
желаемой высоты вычисляютъ скорость, которую надо сообщить
разряднику для полученія тона заданной высоты.
Примѣръ Надо получить тонъ, со, твѣтствующій 1200 раз-
рядамъ въ секунду. Какова должна быть скорость вращенія при
разрядникѣ съ 20 зубцами?
Извѣстно, что
откуда
И - [р , т. въ нашемъ случаѣ
М = -в0-'12‘ о=3600
С, Мощность.
Дальность дѣйствія 2 К\Ѵ станціи при работѣ полной мощ-
ностью на нормальную судовую сѣть днемъ, вдоль водной поверх-
ности средней длины волны не должна быть меньше 200 миль.
Если желаютъ уменьшить дальность дѣйствія, то слѣдуетъ
ослабить мощность въ сѣти, руководясь слѣдующимъ приблизи-
тельнымъ расчетомъ. Для уменьшенія дальности дѣйствія въ «.
разъ, сила тока въ сѣти должна быть уменьшена въ то же
число разъ.
§ 200. Управленіе станціей. Станція приводится въ дѣйствіе
въ слѣдующей послѣдовательности:
1) Руководствуясь графикой длинъ волнъ, устанавливаютъ
до заданію длину волны.
2) Пускаютъ въ ходъ динамо-двигатель, доводятъ частоту
до 50—60 періодовъ въ секунду, а напряженіе на зажимахъ до
70—80 вольтъ.
3) Устанавливаютъ скорость вращенія разрядника соотвѣт-
ственно избранному тону.
4) Нажимаютъ ключъ и, вращая первичный варіометръ, до-
водятъ силу тока въ сѣти до желаемой величины.
5) Передаютъ радіо.
0) Останавливаютъ станцію.
224
Станціи съ синхронными разрядниками.
§ 201. Радіостанціи Р О. Б. Т. и Т., разобранныя въ §§ 191—
200, обладаютъ разрядникомъ, дающимъ нѣсколько искръ въ
теченіе каждаго полуперіода перемѣннаго тока. Такіе разряд-
ники называются асинл-ронпыми и представляютъ собою много
преимуществъ. Главнѣйшимъ изъ нихъ является возможность
намѣнять въ широкихъ предѣлахъ высоту тона простымъ измѣ
иеніемъ скорости вращенія разрядника. Кромѣ того, отсутствіе
резонанса въ цѣпяхъ трансформатора значительно упрощаетъ
процессъ управленія радіостанціей. Однако, не смотря на эти
преимущества, станціямъ съ асинхроннымъ разрядникомъ при-
сущи и существенные недостатки. Такъ напр., тонъ, издаваемый
ими, не чистъ; кромѣ того, электрическіе процессы въ цѣпяхъ
трансформатора протекаютъ совершенно неправильно. Искра
рвется механически въ то время, когда напряженіе на обклад-
кахъ конденсаторовъ находится въ самыхъ различныхъ фазахъ.
Благодаря этому обстоятельству, бываютъ случаи неожиданныхъ
подъемовъ напряженія, которые влекутъ за собою пробиваніе
изоляціи въ разрядникахъ, конденсаторахъ и т. д. Съ пробива-
ніемъ изоляціи удается справиться довольно легко, но полученіе
вполнѣ чистаго тона оказывается совершенно невозможнымъ
Поэтому вмѣсто асинхронныхъ разрядниковъ примѣняютъ иногда
еимротые. т. е. такіе, при которыхъ искра возникаетъ только
одинъ разъ за каждый полуперіодъ перемѣннаго тока и при
томъ въ тѣ моменты, когда напряженіе на обкладкахъ дости-
гаетъ своего максимума.
Вполнѣ очевидно, что въ подобныхъ условіяхъ тонъ дѣлается
совершенно чистымъ. Синхронные разрядники обыкновенно на
наживаются на ось альтернатора, питающаго станцію. Число зуб-
цовъ дѣлается равнымъ числу полуперіодовъ перемѣннаго тока,
развиваемыхъ динамо машиной за одинъ оборотъ. Тогда замы-
канія разрядника будутъ происходить столько же разъ въ
секунду, сколько полуперіодовъ совершитъ перемѣнный токъ.
Чтобы эти замыканія сов-ршались какъ разъ въ тѣ моменты,
когда вторичное напряженіе достигаетъ максимальной величины,
рама съ электродами разрядника дѣлается повер тной. Ее вра-
щаютъ въ ту или другую сторону и останавливаются на томъ
положеніи, при которомъ тонъ получается вполнѣ чистымъ.
Въ станціяхъ съ синхронными разрядниками высота тона
зависитъ, какъ выяснено выше, отъ частоты перемѣни го тока.
Поэтому для ихъ питанія приходится польз> ваться динамо ма-
шинами сравнительно высокой частоты. Такъ, въ радіостанціяхъ
Маркони, которыя почти всѣ имѣютъ сихронные разрядники,
динамо-машины развиваютъ 250—500 періодовъ, т. е. высота
тоновъ, издаваемыхъ ими, колеблется въ предѣлахъ отъ 500 до
юоо разрядовъ въ секунду.
Чтобы закончить краткій обзоръ станцій съ синхронными
разрядниками, надо еще упомянуть, что въ нихъ всегда примѣ-
няется резонансъ между цѣпями трансформатора, такъ какъ
беаъ резонанса нарастаніе напряженія на обкладкахъ конденса-
торовъ происходитъ неправильно, что неминуемо портитъ тонъ,
несмотря на механическую регулярность разрядовъ.
ГЛАВА XX.
Волноуказатели.
§ 202. Электромагнитныя волны, излучаемыя отравитель-
ной станціей, распространяются отъ нея во всѣ стороны и, въ
концѣ концовъ, достигаютъ пріемной радіосѣти, въ которой воз-
буждаютъ индуктированные токи.
Эти индуктированные токи обладаютъ настолько малой си-
лой и такой большой частотой, что для ихъ обнаруживанія нельзя
непосредственно включать въ сѣть обычные регистрирующіе при-
боры, тепловой амперметръ или телефонъ: первый на большихъ
разстояніяхъ оказывается слишкомъ грубымъ, а второй, хотя и
обладаетъ достаточной чувствительностью, но не воспроизводитъ
звука, благодаря слишкомъ большой частотѣ колебательнаго тока.
Поэтому регистрирующій приборъ (въ большинствѣ случаевъ
телефонъ) приходится включать въ пріемную станцію вмѣстѣ съ
особымъ приборомъ, такъ называемымъ волноуказателемъ, дѣй-
ствіе котораго сводится къ трансформаціи энергіи быстроколеба-
тельнаго тока въ видъ удобный для регистраціи, обыкновенно
въ пульсирующій токъ сравнительно небольшой частоты.
Волноуказатели могутъ быть подраздѣлены па 2 типа: къ
первому относятся волноуказатели, дѣйствующіе подъ вліяніемъ
максимальной амплитуды электрическихъ колебаній, возникаю-
щихъ въ пріемной станціи. Величина остальныхъ амплитудъ
для такихъ волноуказателей значенія не имѣетъ, почему они
являются пригодными для пріема отъ отправительныхъ станцій,
работающихъ сильно затухающими колебаніями. Волиоуказател-и
второго типа используютъ всѣ амплитуды электрическихъ коле-
баній, возникающихъ въ цѣпяхъ пріемника. Для нихъ, очевидно,
выгоднее примѣнять слабо затухающія колебанія.
226
Къ первому типу относятся когереръ и магнитный детекторъ;
ко второму—электро литическій и контактный детекторы *).
Въ настоящемъ курсѣ мы разсмотримъ только тѣ волноуказа-
тели, которые примѣняются въ современныхъ радіостанціяхъ и
не будемъ касаться устарѣвшихъ приборовъ (когереръ и магнит-
ный дедекторъ), описаніе которыхъ можетъ быть найдено въ
курсѣ для рядовыхъ телеграфистовъ.
§ 203. Электрическій детекторъ, (черт. 218). Онъ предста-
вляэтъ собой поляризаціонный вольтаметръ и состоитъ изъ со-
суда а, наполненнаго подкисленной водой А, въ которую погру-
жены два электрода. Одинъ изъ нихъ образованъ тонкой плати-
новой проволочкой ш, заключенной въ стеклянную трубку с такъ,
что изъ нея торчитъ наружу только маленькій кончикъ; другой
электродъ —п— представляетъ собой платиновую же проволоку
довольно большой поверхности.
Если детекторъ включенъ послѣдовательно съ телефономъ
и батареей элементовъ, причемъ ея плюсъ соединенъ съ малымъ
электродомъ, а минусъ — съ большимъ, то въ общемъ случаѣ
по телефону проходитъ токъ нѣкоторой силы, которая можетъ
быть выражена частнымъ отъ дѣленія эл. дв. силы батареи на
сумму сопротивленій телефона и подкисленной воды, раздѣляю-
щей электроды детектора.
Очевидно, этотъ токъ будетъ постояннымъ и его присутствіе
телефономъ не обнаружится.
Если же вольтажъ батареи начать увеличивать, то съ нѣко-
тораго момента жидкость въ детекторѣ начнетъ разлагаться на
составныя части (водородъ и кислородъ) и на электродахъ по-
явятся пузырьки газовъ: на (~| ) кислородные, на (—) водород-
ные. Вмѣстѣ съ этимъ въ детекторѣ возникнетъ такъ называемая
поляризаціонная эл. дв. сила, противная по направленію воль-
тажу батареи.
Величина эл. дв. силы поляризаціи представляетъ собою для
каждаго детектора постоянную величину (около 3,5 вольтъ).
Поэтому, очевидно, можно найти такой вольтажъ батареи
(критическій), при которомъ поляризаціонная эл. дв. сила будетъ
какъ разъ равна и прямо противоположна вольтажу. Въ этомъ
случаѣ сумма эл. дв. силъ въ цѣпи БИТ (черт. 219) окажется
равной нулю и въ телефонѣ тока не будетъ. Если же вольтажъ
батареи превыситъ поляризаціонную эл. дв. силу, то въ цѣпи
ЕІ.)Т снова появится токъ, ио уже прерывистый, который будетъ
обнаруживаться трескомъ телефона.
') Здѣсь мы не упоминаемъ о такъ называемыхъ безвоздушныхъ
детекторахъ, которые у насъ въ Россіи не получили широкаго распро-
страненія.
По отношенію къ детектору при критическомъ вольтажѣ
быстрыя электрическія колебанія проявляютъ особыя, до сихъ
поръ еще недостаточно изученныя, дѣйствія. Именно, быстроко-
лебательный токъ, проходя по поляризованному детектору умень-
шаетъ эл. дв. силу поляризаціи, слѣдствіемъ чего является про-
хожденіе тока по цѣпи телефона.
По прекращеніи колебательнаго тока, въ детекторѣ снова
возстанавливается прежнее состояніе и токъ въ цѣпи ЕОТ пре-
кращается.
Отсюда слѣдуетъ, что пропусканіе по детектору періоди-
чески повторяющагося разряда вызоветъ появленіе въ обмоткѣ
телефона пульсирующаго тока, причемъ частота его импульсовъ
будетъ соотвѣтствовать частотѣ разрядовъ.
Если разряды рѣдки и не регулярны—телефонъ издастъ
трескъ; если же разряды регулярны и часты, то телефонъ издастъ
чистый музыкальный тонъ, высота котораго будетъ находиться
въ прямой зависимости отъ частоты разрядовъ.
Сила тока въ телефонѣ, а значитъ и сила звука, зависитъ
отъ степени ослабленія поляризаціонной эл. дв. силы, которая,
какъ показываетъ опытъ, уменьшается тѣмъ сильнѣе, чѣмъ
больше дѣйствующая сила колебательнаго тока.
Наиболѣе просто дѣйствіе детектора объясняется слѣдую-
щимъ образомъ. При критическомъ вольтажѣ пузырьки газа,
обволакивающіе плюсовый электродъ, совершенно отдѣляютъ его
отъ жидкости, наполняющей детекторъ, и тѣмъ размыкаютъ цѣпь
ЕОТ. При прохожденіи колебательнаго разряда поляризація раз-
рушается (пузырьки съ положительнаго электрода исчезаютъ)
вслѣдствіе чего происходитъ замыканіе цѣпи ЕЙТ. Какъ только
колебанія прекратятся, снова начинается образованіе газовъ и
плюсовый электродъ опять обволакивается пузырьками, вслѣдствіе
чего цѣпь размыкается.
Сопротивленіе детектора въ нормальномъ состояніи дости-
гаетъ величины порядка 10008.
Въ поляризованномъ состояніи онъ представляетъ собой кон-
денсаторъ, обкладками котораго служатъ положительный элек-
тродъ и проводящая жидкость, раздѣленные изолирующимъ
слоемъ пузырьковъ газа. Емкость этого конденсатора не велика
и едва ли достигаетъ сотни сантиметровъ.
Чувствительность электролическихъ детекторовъ стоитъ въ
зависимости отъ толщины плюсового электрода: чѣмъ меньше
его поверхность—тѣмъ выше чувствительность. Поэтому въ
качествѣ плюсового электрода примѣняютъ платиновую проволоку
діаметромъ всего около 0,03 мм. Такая малая толщина электрода,
способствуя чувствительности, дѣлаетъ детекторъ непрочнымъ:
онъ легко перегораетъ подъ дѣйствіемъ сильныхъ разрядовъ.
228
§ 204. Контактные детекторы. Детекторы этого типа пред-
ставляютъ соб< й контактъ, образованный двумя кристалличе-
скими минералами или минераломъ и металломъ. Въ техникѣ
встрѣчаются разнообразныя комбинаціи различныхъ веществъ,
но наибольшимъ распространеніемъ пользуются слѣдующія пары:
молибденовый блескъ—серебро, цинкитъ—халкопиритъ, корбо-
рундъ—сталь, пиритъ—мѣдь.
Подобныя комбинаціи двухъ разнородныхъ тѣлъ обладаютъ
неодинаковымъ сопротивленіемъ при прохожденіи по нпмъ тока
въ разныя стороны. Разница въ величинѣ сопротивленій, какъ
показываетъ опытъ, достигаетъ настолько большого значенія, что
практически считаютъ будто токъ можетъ проходить черезъ кон-
тактъ только въ одномъ направленіи.
Это свойство контактнаго детектора используется слѣдую-
щимъ образомъ. Если детекторъ включенъ послѣдовательно съ
телефономъ и по этой цѣпи пропущенъ колебательный разрядъ,
то каждая группа колебаній окажется выпрямленной детекторомъ
и превратится въ рядъ амплитудъ одного направленія (см. фото-
графическій снимокъ на черт. 220).
Каждый такой рядъ дастъ телефонной мебранѣ одинъ при-
тягивающій импульсъ, вслѣдствіе чего телефонъ издастъ звукъ,
характеръ котораго будетъ стоять въ зависимости отъ частоты
и регулярности проходящихъ черезъ детекторъ разряда.
Сила звука въ телефонѣ находится въ зависимости отъ дѣй-
ствующей силы колебательнаго тока: чѣмъ она значительнѣе, тѣмъ
болѣе сильный звукъ воспроизводится телефономъ.
Теорія дѣйствія контактнаго детектора сложна и недоста-
точно разработана. Однако, есть основаніе предполагать, что
его выпрямляющее свойство имѣетъ своей причиной тепловыя
дѣйствія тока; вслѣдствіе выдѣленія тепла, въ контактѣ появляется
термоэлектродвижущая сила постояннаго направленія, которая
задерживаетъ прохожденіе тока въ одномъ направленіи и способ-
ствуетъ его прохожденію въ другомъ.
Иногда дѣйствіе контактнаго детектора трактуютъ нѣсколько
иначе и считаютъ, что термоэлектродвижущая сила детектора
сама создаетъ въ обмоткѣ телефона токъ постояннаго напра-
вленія каждый разъ, когда по детектору проходитъ группа
быстрыхъ колебаній (разрядъ).
Во всякомъ случаѣ, какимъ бы изъ указанныхъ способовъ
пи объяснялась работа детектора, его дѣйствіе стоитъ въ прямой
связи съ количествомъ поглощеннаго тепла.
Чувствительность контактнаго детектора въ среднемъ нѣ-
сколько ниже, чѣмъ электролитическаго, но этотъ недостатокъ
вполнѣ окупается допустимостью сильной перегрузки безъ риска
порчи.
— 229 —
Въ случаѣ же, если контактный детекторъ потеряетъ свою
чувствительность послѣ сильныхъ разрядовъ, то она легко снова
возстановляется, если протереть минералы въ мѣстѣ ихъ сопри-
косновенія или установить контактъ между какими нибудь новыми
мѣстами этихъ веществъ.
Чувствительность исправнаго детектора зависитъ отъ степени
нажатія контакта. Это обстоятельство вынуждаетъ производить
регулировку детектора для отысканія нажатія, отвѣчающаго
максимальной чувствительности.
Сопротивленіе контактныхъ детекторовъ въ общемъ дости-
гаетъ величины порядка тысячъ омъ, причемъ оно бываетъ не
одинаково въ детекторахъ, состоящихъ изъ различныхъ паръ и
при различной регулировкѣ.
Ниже изображены наиболѣе распространенные детекторы:
молибденовый п цинкитовый.
Молибденовый детекторъ (черт. 221) состоитъ изъ эбонито-
ваго корпуса С, сквозь который пропущенъ навинтованный мѣд-
ный стержень А.
На этотъ стержень одѣты:
1) Металлическая муфта В, не изолированная отъ стержня.
2) Глухая слюдяная прокладка е.
3) Металлическая муфта С, изолированная отъ стержня
полымъ костянымъ цилиндромъ §.
4) 2 тонкія пластинки М, сдѣланныя изъ молибденоваго блеска,
изолированныя отъ стержня тѣмъ же костянымъ цилиндромъ
5) Слюдяная прокладка Е въ 0,05 мм. толщиною съ 5-ю
отверстіями.
6) Серебряная пластинка № съ зубчатой поверхностью, соста-
вляющая одно цѣлое съ муфтой Е,не изолированной отъ корпуса.
Вся система закрѣплена гайкой і: и закрыта эбонитовымъ
чехломъ И, который прижимается къ корпусу гайкой 1і.
На эбонитовомъ корпусѣ детектора имѣется 2 зажима (-|-)
и (—); къ первому проведенъ проводникъ іи отъ стержня А, а
ко второму—проводникъ и отъ муфты I). Этотъ проводникъ изо-
лированъ отъ муфты В эбонитовой втулкой і.
Такимъ образомъ, зажимъ (+) соединенъ поредствомч.
стержня А съ серебряной пластинкой Л, а зажимъ (—) посред-
ствомъ муфты О съ пластинками молибденоваго блеска М.
При надлежащемъ нажатіи гайки І зубчики серебряной пла-
стинки сквозь 5 отверстій въ слюдяной прокладкѣ касаются молиб-
деноваго блеска и образуютъ съ нимъ контактъ очень высокаго
сопротивленія (порядка тысячъ омъ) *).
*) Зажимы детектора обозначены знаками (+) и (—) потому, что
термоэлектродвижущая сила имѣетъ направленіе, какъ разъ соотвѣтствую-
щее этимъ знакамъ.
Цинкитовый детекторъ встрѣчается въ двухъ наиболѣе
распространенныхъ конструкціяхъ.
Первая, такъ называемая, французская, изображена на
черт. 222, а вторая, Русскаго О-ва Безпроволочныхъ Телегра-
фовъ и Телефоновъ, показана на черт. 223.
Устройство этихъ детекторов'ь крайне просто и никакихъ
поясненій къ чертежамъ не требуетъ.
ГЛАВ А XXI.
Пріемныя станціи.
Сообразно съ типомъ волноуказателей, пріемныя станціи раз-
дѣляются на 2 большихъ класса: 1) пріемники для сильно зату-
хающихъ волнъ (волноуказатели—когереръ и магнитный детек-
торъ) и 2) пріемники для слабо затухающихъ и незатухающихъ
волнъ (волноуказатели—электролитическій и контактный детек-
торы).
Кромѣ того, каждый изъ этихъ классовъ можетъ быть под-
раздѣленъ на 2 группы въ зависимости отъ того, какъ про-
изводится пріемъ; на слухъ (телефономъ) или на ленту (аппара-
томъ Морзе).
Наконецъ, пріемники различаютъ по схемѣ включенія волно-
указателя. Существуютъ: простая схема включенія (волноуказа-
тель помѣщается непосредственно въ пріемный проводъ) и слож-
ная, при пользованіи которой для волноуказателя отводится
мѣсто въ особомъ контурѣ, связанномъ съ радіосѣтью индук-
тивно или непосредственно.
Въ настоящемъ курсѣ мы будемъ разсматривать только слу-
ховые пріемники для слабозатухающихъ и незатухающихъ волнъ,
такъ какъ пріемники остальныхъ типовъ теперь въ нашемъ флотѣ
совершенно не примѣняются *).
Простая схема.
§ 205. Простѣйшій слуховой пріемникъ (черт. 224) состоитъ
изъ радіосѣти, въ которую послѣдовательно включается теле-
фонъ и контактный детекторъ. При дѣйствіи отправителя, каждый
*) Пріемники для незатухающихъ волнъ по своему устройству вполнѣ
сходны съ пріемниками для слабозатухающихъ волнъ и отличаются отъ
нихъ только нѣкоторыми добавочными приспособленіями, о которыхъ
будетъ, сказано въ особой главѣ.
231
разъ, когда въ немъ возникаетъ искра, пріемная радіосѣть полу-
чаетъ нѣкоторое количество энергіи въ формѣ группы затухаю-
щихъ колебаній.
Эти группы колебаній, выпрямленныя детекторомъ, заста-
вляютъ его звучать.
Мѣстомъ включенія телефона и детектора выбираютъ зезем-
ленную часть сѣти, такъ какъ именно здѣсь образуется наиболь-
шая сила тока.
При пользованіи электролитическимъ детекторомъ, схема,
нѣсколько видоизмѣняется. По прежнему детекторъ остается
включеннымъ въ пучность тока, но телефонъ включается въ
отвѣтвленіе, причемъ послѣдовательно съ нимъ включается
батарея элементовъ и потенціометръ, необходимые для поды-
сканія критическаго вольтажа на зажимахъ детектора (черт. 225).
Пріемникъ, собранный по простой схемѣ, обладаетъ однимъ
несомнѣннымъ достоинствомъ—именно простотой устройства, но
это качество совершенно обезцѣнивается невозможностью на-
стройки въ резонансъ съ воспринимаемыми волнами, что безу-
словно необходимо для наивыгоднѣйшаго использованія ихъ
энергіи. Причиной невозможности настройки является большое
сопротивленіе детекторовъ, которые входя въ сѣть послѣдова-
тельно, превращаютъ ее изъ системы колебательной ( К 2 |/ )
въ систему, если и не аперіодическую ( К 2 то во вся-
комъ случаѣ съ систему съ такимъ огромнымъ затуханіемъ, что
всякая возможность настройки должна быть исключена.
Сложная схема.
§ 206. Пріемникъ съ аперіодическимъ контуромъ и тран-
сформаторной связью.
Въ цѣляхъ полученія настройки, притомъ наивозможно
острой, приходится уменьшать сопротивленіе пріемнаго провода,
для чего первымъ шагомъ является перемѣщеніе волноуказателя
въ особый контуръ, связанный съ пріемнымъ проводомъ индук-
тивно.
Тогда пріемникъ оказывается состоящимъ изъ двухъ цѣпей
(черт. 226):
1) цѣпь пріемнаго провода и
2) цѣпь детектора.
Въ цѣпь пріемнаго провода входятъ: радіосѣть А, первичная
обмотка пріемнаго трансформатора Іч, конденсаторъ перемѣнной
232
емкости Сі и штепсельная катушка Іл. Послѣдніе два прибора
служатъ для настройки пріемнаго провода въ резонансъ съ
воспринимаемыми имъ волнами *).
Цѣпь детектора образуется изъ вторичной обмотки пріемнаго
трансформатора Ц, контатпаго детектора Ц ®*) и телефона Т ***).
Совокупность цѣпей сложнаго пріемника надо разсматри-
вать какъ двѣ связанныя системы, изъ которыхъ одна (пріемный
проводъ)—колебательная, а другая (цѣпь детектора)—аперіоди-
ческая.
Изъ § 129 мы знаемъ, что въ этомъ случаѣ сила тока въ
аперіодической цѣпи при заданной длинѣ волны (періодѣ)
зависитъ:
1) отъ силы тока въ колебательной цѣпи,,
2) отъ связи,
3) отъ сопротивленія аперіодической цѣпи.
Поэтому, для полученія въ цѣпи детектора наивозможно
большой силы тока, что, въ свою очередь, вызывается желаніемъ
получить і'ромкій звукъ въ телефонѣ, приходится:
1) настраивать пріемный проводъ въ резонансъ съ проходя-
щими волнами,
2) пользоваться сильной связью и
3) имѣть детекторъ возможно меньшаго сопротивленія.
Послѣднее условіе обыкновенно не выполняется, такъ какъ
положительно всѣмъ детекторамъ присуще большое сопроти-
вленіе.
Для выполненія перваго условія, пріемный проводъ снаб-
женъ, какъ это указано выше, перемѣнными емкостью и само-
индукціей.
Что же касается второго условія (выбора величины связи),
то здѣсь приходится руководствоваться не только соображеніями
о силѣ тока въ цѣпи детектора, но и о затуханіи. Изъ § 130
извѣстно, что присутствіе аперіодической системы увеличиваетъ
затуханіе колебательной, причемъ затуханіе возрастаетъ тѣмъ
сильнѣе, чѣмъ больше связь. Въ цѣляхъ полученія острой
настройки, затуханіе увеличивать не выгодно, почему связь и
выбирается такой, чтобы она была достаточно сильна для интен-
сивнаго перехода энергіи изъ провода въ контуръ и въ то же
время не оказывала излишне сильнаго вліянія на затуханіе сѣти.
*) Пріемный трансформаторъ никоимъ образомъ’не долженъ имѣть
желѣзнаго сердечника.
*•) Если пріемникъ снабженъ не контактнымъ, а электролитическимъ
детекторомъ, то его схема нѣсколько осложняется присоединеніемъ потен-
ціометра и добавочной батареи. Эти приборы включаются послѣдовательно
съ телефономъ—на черт. 226 между точками а и Ъ.
***) 0 конденсаторѣ С2 будетъ упомянуто ниже.
233
Опытнымъ путемъ выяснилось, что связь порядка 2О°/о болѣе или
менѣе удовлетворяетъ поставленнымъ условіямъ.
Во время работы пріемника часто является необходимымъ
уменьшать-силу' тока въ цѣпи детектора. Для этой цѣли поль-
зуются перемѣнной связью и дѣлаютъ одну изъ обмотокъ транс-
форматора подвижной “).
Съ помощью такого устройства связь можно непрерывно
измѣнять отъ указаннаго выше предѣла (2О°/о) до ничтожныхъ
долей процента.
Слѣдуетъ замѣтить, что при измѣненіяхъ связи будетъ
нѣсколько мѣняться періодъ (длина волны) пріемнаго провода;
изъ § 130 мы знаемъ, что періодъ колебательной цѣпи, связанной
съ аперіодической, выражается формулой:
Т = 2лр'ЬС(Г=^).
По этой формулѣ видно, что уменьшеніе связи влечетъ за
собою увеличеніе періода и, наоборотъ, увеличеніе связи—умень-
шеніе періода.
До сихъ поръ мы не отмѣтили еще одного средства, которое
примѣняется для увеличенія силы звука, воспроизводимаго теле-
фономъ.
Опытъ показываетъ, что силу звука можно значительно по-
высить, если зашунтовать телефонъ конденсаторомъ довольно
большой емкости **).
Въ отсутствіи подобнаго конденсатора цѣпь детектора пред-
ставляетъ собой очень большое сопротивленіе для колебательнаго
тока, пбо въ нее, помимо самого детектора, входитъ еще огромное
индуктивное сопротивленіе телефона, коэффиціентъ самоиндукціи
котораго достигаетъ часто О,1Н и болѣе.
Благодаря большому сопротивленію, сила колебательнаго
тока бываетъ въ этомъ случаѣ сравнительно мала; если же теле-
фонъ зашунтованъ конденсаторомъ достаточно большой емкости,
то сопротивленіе цѣпи детектора отъ этого уменьшается, слѣд-
ствіемъ чего является усиленіе колебательнаго тока, а слѣдова-
тельно и увеличеніе силы звука въ телефонѣ.
При этомъ токъ распредѣляется въ цѣпяхъ пріемника слѣ-
дующимъ образомъ: въ участкѣ аІИ.Щ) (черт. 226) циркулируетъ
выпрямленный токъ, являющійся результатомъ сложенія двухъ
эл. дв. силъ, колебательной (индуктированной изъ пріемнаго
провода) и постоянной (отъ детектора).
По блокировочному конденсатору (С>) проходитъ только
колебательная часть тока, а по телефону (Т)—постоянная.
й) Трансформаторъ съ перемѣнной связью изображенъ во 2-й части
курса, на черт. 131.
:,:І) Онъ называется „блокировочнымъ".
231
Шунтованіе телефона конденсаторомъ приноситъ пользу еще
и въ томъ смыслѣ, что при его наличіи колебательные токи не
могутъ проникнуть въ обмотку телефона и размагнитить его
поляризованный сердечникъ.
Обыкновенно блокировочный конденсаторъ дѣлаютъ постоян-
нымъ и придаютъ ему емкость отъ 0,001 до 0,01 МіР *).
§ 207. Пріемникъ съ аперіодическимъ контуромъ и резона-
торной связью. Иногда пріемникъ, описанный выше, видоизмѣ-
няютъ и связываютъ цѣпь детектора съ пріемнымъ проводомъ
не индуктивно, а непосредственно, при помощи такъ называе-
маго резонатора (Ь). Подобный пріемникъ изображенъ на черт. 227
и по существу ничѣмъ не отличается отъ описаннаго выше.
Разница заключается только въ величинѣ связи, которая при
резонаторной схемѣ больше, чѣмъ при трансформаторной.
Настройка пріемнаго провода въ пріемникѣ съ резонаторной
связью производится при помощи конденсатора С] и катушки Ь„.
Иногда, для упрощенія устройства, катушка Ьо и конденса-
торъ Сі совсѣмъ отсутствуютъ въ цѣпи. Тогда сѣть присоеди-
няется къ резонатору не къ точкѣ а, а къ ползучему контакту т
и настройка производится переставленіемъ этого контакта вдоль
витковъ резонатора. Величина связи регулируется измѣненіемъ
числа общихъ витковъ, входящихъ и въ контуръ и въ проводъ,
т. е. передвиженіемъ контакта п.
§ 208 Пріемникъ съ колебательнымъ контуромъ и транс-
форматорной связью. Пріемникъ этого тппа раздѣляется на три
цѣпи (черт. 228). Первой является пріемный проводъ, образо-
ванный изъ радіосѣти А, первичной обмотки пріемнаго транс-
форматора Ьп конденсатора перемѣнной емкости Сі, штепсельной
катушки Ьо и заземленія. Вторая цѣпь представляетъ собой
колебательный контуръ съ весьма слабымъ затуханіемъ. Онъ
состоитъ изъ вторичной обмотки пріемнаго трансформатора I.-
и конденсатора перемѣнной емкости С2. Наконецъ третья цѣпь,
связанная съ второй непосредственно, содержитъ контактный
детекторъ Г) и телефонъ Т, зашунтованный конденсаторомъ О3.
При пользованіи электролическпмъ детекторомъ схема пріем-
ника, какъ и всегда, усложняется, благодаря введенію батареи
элементовъ и потенціометра.
Въ этомъ пріемникѣ, для полученія иаивозможно большой
силы тока въ цѣпи детектора, приходится настраивать не только
пріемный проводъ въ резонансъ съ проходящими волнами, но и
замкнутый контуръ въ резонансъ съ проводомъ.
’) Включеніе конденсатора не дѣлаетъ цѣпь детектора колеба-
тельной, такъ какъ при огромномъ сопротивленіи детектора емкость кон-
денсатора оказывается достаточно большой, чтобы условіе аперіодически
вполнѣ удовлетворялось.
— 235
Связь между контуромъ и проводомъ можетъ мѣняться по
желанію удаленіемъ другъ отъ друга обмотокъ трансформатора,
Наибольшая ея величина здѣсь меньше, чѣмъ въ пріемникахъ
съ аперіодическимъ контуромъ и, вѣроятно, не превышаетъ нѣ-
сколькихъ процентовъ.
Примѣненіе такой слабой связи объясняется желаніемъ
избѣгнуть біеній между пріемнымъ проводомъ и замкнутымъ
контуромъ.
Связь между цѣпью детектора и замкнутымъ контуромъ тоже
можетъ мѣняться въ зависимостп отъ положенія скользящаго
контакта на катушкѣ Ъ2.
Иногда въ замкнутый контуръ пріемника, помимо вторичной
обмотки пріемнаго трансформатора, вводится еще особая катушка,
служащая какъ для настройки замкнутаго контура, такъ и для
связи съ цѣпью детектора. Подобная разновидность пріемника
съ колебательнымъ контуромъ изображена на черт. 229.
§ 209. Пріемникъ, построенный по смѣшанной схемѣ. Часто
бываетъ желательнымъ, чтобы одинъ и тотъ же пріемникъ могъ
работать и на аперіодическій и па колебательный контуръ.
Этого легко можно достигнуть, снабдивъ пріемникъ, изображен-
ный на черт. 229, особымъ коммутаторомъ, который въ одномъ
своемъ положеніи присоединяетъ цѣпь детектора къ катушкѣ Г<3;
въ этомъ случаѣ пріемникъ обладаетъ колебательнымъ кон-
туромъ.
Въ другомъ положеніи коммутаторъ размыкаетъ гдѣ ішбудь
замкнутый контуръ и присоединяетъ цѣпь детектора непосред-
ственно къ первичной обмоткѣ пріемнаго трансформатора. Въ по-
слѣднемъ случаѣ пріемникъ будетъ работать на аперіодическій
контуръ, связанный съ пріемнымъ проводомъ непосредственно.
Работа пріемника.
§ 210. Острота настройки. Пусть въ сферѣ дѣйствія какой
либо отправительной станціи, излучающей волны длиной, напри-
мѣръ, въ 1000 м., находится пріемникъ съ аперіодическимъ кон-
туромъ, у котораго вмѣсто телефона поставленъ высокочувстви-
тельный гальванометръ. Если измѣнять длину волны пріемнаго
провода, мѣняя емкость конденсатора С! (черт. 226), то гальва-
нометръ будетъ давать различныя показанія, которыя можно
представить графически, откладывая по горизонтальной оси
длины волнъ, соотвѣтствующія различнымъ положеніямъ кон-
денсатора, а по вертикальной—величины отклоненій стрѣлки
прибора.
Полученная кривая называется кривой резонанса пріемника.
236 —
Она показываетъ, что максимумъ силы тока въ пріемникѣ
наступаетъ въ тотъ моментъ, когда его длина волны равна длинѣ
волны отправительной станціи.
Теперь предположимъ, что вмѣсто гальванометра включенъ
телефонъ, чувствительность котораго такова, что для своего
дѣйствія онъ требуетъ силу тока не меньшую, чѣмъ ОА (черт. 230).
Въ этихъ условіяхъ телефонъ будетъ звучать только въ
томъ случаѣ, если пріемникъ обладаетъ длиной волны въ пре-
дѣлахъ отъ І! до Х2, т. е. когда онъ разстроенъ относительно
отправителя не больше, чѣмъ на нѣкоторую опредѣленную вели-
чину, которая называется допустимымъ диссонансомъ. Его величина
выражается въ процентахъ относительно длины волны при ре-
зонансѣ *).
Очевидно, что пріемникъ настраивается тѣмъ острѣе, чѣмъ
меньше допустимый диссонансъ, который, въ свою очередь, за-
виситъ отъ слѣдующихъ причинъ:
1) отъ формы кривой резонанса и
2) отъ ея максимальной ординаты.
По черт. 230 непосредственно видно вліяніе обѣихъ при-
чинъ: при одинаковой максимальной ординатѣ настройка острѣе,
если кривая идетъ по толстой сплошной линіи, чѣмъ по пунктир-
ной; при одинаковой формѣ, настройка острѣе, если кривая
идетъ по сплошной толстой линіи, чѣмъ по тонкой.
Форма кривой резонанса зависитъ:
1) отъ затуханія колебаній въ сѣти отправительной станціи,
2) отъ затуханія колебаній въ сѣти пріемной станціи.
Отсюда слѣдуетъ, что въ цѣляхъ обостренія настройки
надо стремиться уменьшить затуханіе какъ отправителя, такъ и
пріемника.
Обыкновенно, затуханіе отправителя не можетъ быть измѣ-
нено по желанію лица, принимающаго радіотелеграмму; поэтому
остается только ослабить затуханіе пріемника, для чего при
заданной длинѣ волны приходится увеличивать самоиндукцію
пріемнаго провода за счетъ емкости *), т. е. вводить витки до-
бавочной катушки Ь„ и выводить конденсаторъ С,, а также
ослаблять связь.
Величина максимальной ординаты при настроенномъ пріем-
номъ проводѣ зависитъ:
1) отъ силы тока въ пріемномъ проводѣ, т. е. отъ мощности
отправительной станціи и
' ) = „ли =
«О '-о
“) Декрементъ (а значитъ и затуханіе) уменьшается при увеличеніи
самоиндукціи и уменьшеніи емкости.
237
2) отъ связи между пріемнымъ проводомъ и цѣпью де-
тектора.
Отсюда слѣдуетъ, что при неизмѣнной мощности отправителя
для повышенія остроты настройки опять надо ослаблять связь.
Острота настройки имѣетъ громадное значеніе для свободы
переговоровъ нѣсколькихъ паръ станцій, находящихся въ раіонѣ
дѣйствія одна другой.
Теоретическій расчетъ показываетъ, что, напримѣръ, въ
предѣлахъ длинъ волнъ отъ 500 до 1000 м. при допустимомъ
диссонансѣ въ Ю°/о одновременно могутъ переговариваться, не
мѣшая другъ другу, только 4 пары станцій, тогда какъ при
допустимомъ диссонансѣ въ 5°/о число одновременно перегова-
ривающихся паръ станцій можетъ быть увеличено до 7 или
даже 8.
Отсюда становится яснымъ, почему въ техникѣ радіотеле-
графа принимаются всѣ возможныя мѣры для обостренія на-
стройки пріемниковъ.
До сихъ поръ мы разсуждали о пріемникѣ съ аперіоди-
ческимъ контуромъ. Теперь разсмотримъ пріемникъ съ колеба-
тельнымъ контуромъ.
Всѣ отношенія, приведенныя выше, остаются въ силѣ п для
даннаго случая, при условіи, что между пріемнымъ проводомъ
и замкнутымъ контуромъ существуетъ резонансъ. Такимъ обра-
зомъ, въ пріемникѣ съ колебательнымъ контуромъ острота на-
стройки можетъ быть повышена:
1) увеличеніемъ самоиндукціи пріемнаго провода за счетъ
емкости,
2) ослабленіемъ связи между пріемнымъ проводомъ и замкну-
тымъ контуромъ и
3) ослабленіемъ связи между замкнутымъ контуромъ и
цѣпью детектора.
Пріемники съ колебательными контурами, вообще говоря,
способны къ болѣе острой настройкѣ, чѣмъ пріемники съ апе-
ріодическими контурами. Это объясняется тѣмъ, что у первыхъ
связь между пріемнымъ проводомъ и замкнутымъ контуромъ
гораздо слабѣе чѣмъ у вторыхъ.
Однако пріемники съ аперіодическими контурами тоже
имѣютъ свое преимущество: именно, управленіе ими несравненно
легче и проще, чѣмъ управленіе пріемниками съ колебательными
контурами. Поэтому въ настоящее время наибольшимъ распро-
страненіемъ пользуются пріемники, построенные по смѣшанной
схемѣ (см. § 209), такъ какъ въ нихъ по желанію можно исполь-
зовать качества какъ аперіодическаго, такъ и колебательнаго
контуровъ.
— 238
§ 211. Сила пріема. Подъ силой пріема разумѣютъ гром-
кость звука, издаваемаго телефономъ.
Вполнѣ очевидно, что она зависитъ отъ силы тока, прохо-
дящаго черезъ обмотку телефона, и потому можетъ быть увели-
чена въ данномъ пріемникѣ, уже настроенномъ въ резонансъ съ
улавливаемыми волнами, за счетъ увеличенія связи между цѣ-
пями пріемника.
Увеличеніе связи между замкнутымъ контуромъ и пріем-
нымъ проводомъ осуществляется:
а) сближеніемъ обмотокъ пріемнаго трансформатора и
Ь) уменьшеніемъ добавочной самоиндукціи въ пріемномъ
проводѣ "), что при заданной длинѣ волны требуетъ одновременно
увеличенія емкости.
Отсюда слѣдуетъ, что для полученія наивозможно сильнаго
пріема надо сблизить обмотки пріемнаго трансформатора и про-
извести настройку съ такимъ расчетомъ, чтобы въ пріемномъ
проводѣ была введена возможно большая емкость и возможно
малая самоиндукція.
При работахъ съ пріемниками всегда надо имѣть въ виду,
что увеличеніе силы пріема неминуемо влечетъ за собой ухуд-
шеніе остроты настройки. Дѣйствительно, изъ предыдущаго
изложенія видно, что сила пріема и острота настройки зависятъ
отъ одной общей причины, связи, увеличеніе которой съ одной
стороны увеличиваетъ силу пріема, а съ другой—ухудшаетъ
настройку.
Чтобы оцѣнить силу пріема, надо ее выразить числомъ, т. е.
измѣрить. Измѣреніе производится слѣдующимъ образомъ: па-
раллельно телефону вводятъ большое безъиндукціонное сопро-
тивленіе, напр. бифилярный реостатъ пли магазинъ и постепенно
его уменьшаютъ, ослабляя тѣмъ самымъ силу тока въ телефонѣ.
Наконецъ, при нѣкоторомъ' сопротивленіи реостата, сила
тока въ телефонѣ сдѣлается настолько малой, что онъ переста-
нетъ звучать.
Вполнѣ очевидно, что чѣмъ болѣе сильный токъ проходитъ
по телефону, тѣмъ меньшемъ сопротивленіемъ его надо зашун-
товать для исчезновенія звука.
Поэтому, отношеніе омическаго сопротивленія телефона къ
сопротивленію реостата въ моментъ исчезновенія звука можно
условно считать мѣриломъ силы пріема:
п В »1
в?’
гдѣ і, В», и Ко суть; сила пріема, сопротивленіе телефона и
сопротивленіе шунтующаго реостата.
е) Сравни: въ отправительной станціи связь между цѣпями трансфор-
матора увеличивается съ уменьшеніемъ самоиндукціи реактивной катушки.
239
Градуировка пріемниковъ и управленіе ими.
§ 212. Градуировка. Во время пріема часто надо знать какой
длиной волны работаетъ та отправительная станція, съ которой
ведутся переговоры; кромѣ того, приходится настраивать свой
пріемникъ на заданную длину волны. Эти задачи проще всего
выполняются, если заранѣе пріемникъ проградуированъ, т. е.,
если опредѣлены длины волнъ, соотвѣтствующія различнымъ
комбинаціямъ емкости и самоиндукціи его цѣпей.
Градуировка производится при помощи волномѣра, который
въ данномъ случаѣ долженъ работать, какъ вибраторъ, т. е.
долженъ быть источникомъ электромагнитныхъ колебаній, кото-
рыя будутъ восприниматься пріемникомъ.
Для возбужденія въ волномѣрѣ электрическихъ колебаній,
къ его зажимамъ присоединяютъ электромагнитный прерыватель
(пищикъ) п элементъ по схемѣ, изображенной на черт. 231.
Когда ключъ к и контактъ щ замкнуты, то токъ отъ эле-
мента проходитъ черезъ обмотку пищика и черезъ кольцо волно-
мѣра, вслѣдствіе чего вокругъ нихъ возникаетъ магнитное поле.
Когда же контактъ т, въ силу притяженія обмоткой 17, размы-
кается, то токъ въ цѣпи пищика прекращается и освобожденныя
магнитныя поля создаютъ экстратоки: экстратокъ изъ обмотки
пищика замыкается по безъиндукціонному сопротивленію г, а
экстратокъ, создаваемый кольцомъ волномѣра, идетъ на зарядку
конденсатора С, который затѣмъ разряжается въ цѣпи СЬ съ
періодомъ, свойственнымъ волномѣру при данномъ положеніи
индекса конденсатора.
Слѣдуетъ замѣтить, что безъиндукціонное сопротивленіе
обязательно должно быть присоединено къ зажимамъ обмотки
пищика, такъ какъ въ противномъ случаѣ въ контактѣ т воз-
никаетъ искреніе, благодаря которому цѣпь элемента не будетъ
полностью размыкаться. Тогда конденсаторъ С начнетъ разря-
жаться не только черезъ кольцо Ь, но и черезъ обмотку пищика,
что можетъ повлечь за собою появленіе въ волномѣрѣ двухъ
колебаній: одного съ періодомъ, соотвѣтствующимъ цѣпи СЬ'Е и
другого, отвѣчающаго цѣли СЬ. Вполнѣ очевидно, что подобное
усложненіе колебаній волномѣра представляетъ собой явленіе
нежелательное..
Градуировка разныхъ пріемниковъ производится различно
въ зависимости отъ ихъ типа. Поэтому мы разберемъ отдѣльно
градуировку пріемниковъ, построенныхъ по различнымъ схемамъ.
240
о) Градуировка пріемниковъ съ аперіодическимъ контуромъ.
Пріемникъ присоединяютъ къ сѣти и устанавливаютъ кон-
денсаторъ перемѣнной емкости на 0; въ первичной обмоткѣ
пріемнаго трансформатора вводится одна секція. Вторичная
обмотка отводится отъ первичной примѣрно па уголъ въ 45°* **)).
Затѣмъ подносятъ къ заземленной части радіосѣти волномѣръ,
собранный какъ вибраторъ и, мѣняя постепенно его емкость,
слушаютъ въ телефонъ преемника ''*).
При нѣкоторомъ положеніи конденсатора волномѣра звукъ
въ телефонѣ будетъ наисильнѣйшій; очевидно, что въ этотъ
моментъ имѣетъ мѣсто резонансъ, т. е. равенство длинъ волнъ
пріемника и волномѣра. Тогда по графикѣ волномѣра опредѣ-
ляютъ соотвѣтствующую длину волны.
Затѣмъ конденсаторъ пріемника ставится на 15, 30, СО, 90,
120, 150 и 180° и при всѣхъ этихъ положеніяхъ снова измѣ-
ряется длина волны.
Потомъ вводятъ въ первичной обмоткѣ 2, 3, 4 и т. д. секціи
и производятъ совершенно такія же наблюденія.
Въ результатѣ получается столько рядовъ наблюденій, на
сколько секцій разбита первичная обмотка пріемнаго трансфор-
матора. По нимъ на миллиметровой бумагѣ строится графика,
причемъ по горизонтальной оси откладываются положенія кон-
денсатора, а по вертикальной—длины волнъ. Очевидно графика
будетъ состоять изъ нѣсколькихъ кривыхъ соотвѣтственно нѣ-
сколькимъ рядамъ наблюденій.
Во время всей градупровки вторичную обмотку слѣдуетъ
держать въ одномъ и томъ же положеніи. Это вызывается тѣмъ,
что длина волны пріемнаго провода, завися отъ связи, будетъ
ие одинакова при различныхъ положеніяхъ вторичной обмотки.
Отсюда слѣдуетъ, что и при измѣреніи пріемникомъ длины
уловленной волны, вторичная обмотка должна быть установлена
какъ разъ въ то же самое положеніе, въ какомъ она находилась
во время градуировки. При несоблюденіи этого правила, длина
волны, снятая съ графики, не будетъ соотвѣтствовать истиной.
Ь) Градуировка пріемниковъ еъ колебательнымъ контуромъ.
Градуировка пріемниковъ съ колебательнымъ контуромъ
требуетъ болѣе сложныхъ манипуляцій. Сперва производятъ
градуировку одного замкнутаго контура. Для этого, отрастивъ
сѣть, подносятъ къ нему волномѣръ, собранный какъ вибраторъ,
и при различныхъ положеніяхъ емкости и самоиндукціи измѣ-
ряютъ сооотвѣтствующія длины волнъ. На каждой секціи само-
*) На глазъ.
**) Связь между волномѣромъ и пріемникомъ должна быть наив -
можно слаба.
241
индукціи слѣдуетъ дѣлать наблюденія не менѣе, чѣмъ при семи
различныхъ положеніяхъ конденсатора.
Послѣ этого приступаютъ къ градуировкѣ пріемнаго про-
вода, для чего приращиваютъ сѣть и связываютъ волномѣръ уже
не съ замкнутымъ контуромъ, а съ пріемнымъ проводомъ. Въ
замкнутомъ контурѣ устанавливаютъ наикратчайшую длину
волны; ту же длину волны устанавливаютъ и на волномѣрѣ.
Затѣмъ, слушая въ телефонъ пріемника, мѣняютъ длину волны
пріемнаго провода до тѣхъ поръ, пока звукъ не достигнетъ
максимума. Въ этотъ моментъ, очевидно, пріемный проводъ бу-
детъ настроенъ въ резонансъ съ замкнутымъ контуромъ.
Совершенно подобныя же наблюденія производятъ и при
другихъ установкахъ приборовъ замкнутаго контура, въ резуль-
татѣ чего получится цѣлая таблица длинъ волнъ, соотвѣтству-
ющихъ различнымъ положеніямъ конденсаторовъ и катушекъ
пріемнаго провода и замкнутаго контура.
По полученнымъ наблюденіямъ на миллиметровой бумагѣ
строятся графики.
Здѣсь слѣдуетъ замѣтить, что величина связи между пріем-
нымъ проводомъ и замкнутымъ контуромъ не должна оказывать
вліянія на градуировку. Это и понятно, такъ какъ характер-
нымъ признакомъ пріемниковъ съ колебательными контурами
является слабая связь между пріемнымъ проводомъ и замкну-
тымъ контуромъ.
Что же касается связи между замкнутымъ контуромъ и
цѣпью детектора, то она можетъ вліять на длину волны замкну-
таго контура. Поэтому, чтобы сохранить это вліяніе постояннымъ,
всю градуировку слѣдуетъ производить при нѣкоторой неизмѣн-
ной связи.
с) Градуировка пріемниковъ, построенныхъ по смѣшанной схемѣ.
Въ этомъ случаѣ слѣдуетъ производить градуировку два
раза: при аперіодическомъ и колебательномъ контурахъ. Однако
болѣе удобно градуировать одновременно обѣ схемы.
Для этого сперва включаютъ аперіодическій контуръ. Измѣ-
ривъ длину волны при нѣкоторой к мбинаціи емкости и самоин-
дукціи пріемнаго провода, переключаютъ пріемникъ на колеба-
тельный контуръ и настраиваютъ его въ резонансъ съ пріемнымъ
проводомъ.
Затѣмъ переходятъ на аперіодическую схему, измѣняютъ
установку приборовъ пріемнаго провода, снова производятъ измѣ-
реніе длины волны и опять настраиваютъ замкнутый контуръ
въ резонансъ съ пріемнымъ проводомъ. Совершенно такія же
наблюденія слѣдуетъ произвести при различныхъ комбинаціяхъ
емкости и самоидукціи пріемнаго провода.
1<5
— 242
Въ результатѣ получится цѣлая таблица длинъ волнъ, от-
вѣчающихъ различнымъ полож- ніямъ конденсаторовъ и катушекъ
пріемнаго провода и замкнутаго контура. По эгойтаблицв, какъ
и всегда, слѣдуетъ вычерчивать графики.
§ 213. Управленіе пріемниками. Процессъ управленія пріем-
никами можетъ быть раздѣленъ на двѣ части:
1) уловленіе электромагнитной волны и
2) острая настройка въ резонансъ.
Для уловленія электромагнитныхъ волнъ берутъ наиболь-
шую связь между цѣпями пріемника и мѣняютъ емкость и само-
индукцію цѣпей до тѣхъ поръ пока въ телефонѣ не появится
звукъ.
Затѣмъ приступаютъ къ обостренію настройки, для чего
ослабляютъ связь и увеличиваютъ самоиндукцію пріемнаго про-
вода за счетъ емкости.
Если заранѣе извѣстна длина волны, которая должна быть
уловлена, то управленіе, очевидно, упрощается, такъ какъ
является возможность заранѣе установить по графикамъ емкость
и самоиндукцію цѣпей пріемника.
Техническое выполненіе слуховыхъ пріемниковъ.
§ 214. Пріемникъ съ аперіодическимъ контуромъ типа
Морского Вѣдомства образца 1910 года. Развернутая схема пріем-
ника М. В. обр. 1910—11 годовъ представлена на чертежѣ 232 и
состоитъ изъ слѣдующихъ цѣпей:
1) цѣпь пріемнаго провода:
радіосѣть А, первичная обмотка пріемнаго трансформатора
Ь,. переключатель 8, конденсаторъ перемѣнной емкости Сі и
заземленіе;
2) цѣпь детектора:
вторичная обмотка пріемнаго трансформатора Ь2, телефонъ Т,
зашунтованный конденсаторомъ С2, и одинъ изъ детекторовъ:
электролитическій или контактный—О2.
При пользованіи электролитическимъ, послѣдовательно съ
телефономъ вводится батарея элементовъ и потенціометръ (ключъ
к опущенъ внизъ и замыкаетъ перерывы тр и рср; при поль-
зованіи контактнымъ—батарея выключается (ключъ к поднятъ
наверхъ и замыкаетъ перерывъ тп).
Въ цѣляхъ расширенія предѣловъ настройки, конденсаторъ
Сі можно включать послѣдовательно или параллельно сь первич-
ной обмоткой пріемнаго трансформатора. По черт. 232 видно, что
— 243
если рычаги коммутатора 8 стоятъ въ правомъ положеніи, то
первичная обмотка и конденсаторъ соединены послѣдовательно;
при переводѣ рычаговъ влѣво—онѣ будутъ соединены парал-
лельно.
Въ первомъ случаѣ введеніе емкости конденсатора послѣдо-
вательно съ емкостью сѣти уменьшаетъ общую емкость всей
системы; во второмъ случаѣ емкость конденсатора оказывается
включенной параллельно емкости сѣти, вслѣдствіе чего общая
емкость системы увеличивается. Это будетъ до извѣстной сте-
пени понятнымъ, если сѣть представить въ свернутомъ видѣ,
Какъ это показано на черт. 233, на которомъ буквой С„ обозна-
ченъ конденсаторъ, замѣняющій собой емкость сѣти.
Благодаря переключенію конден 'атора, предѣлы настройки
значительно повышены. Дѣйствительно, если С„ есть емкость
сѣти, а (Сі)тах. и (Сі)тіп. суть в-личины емкости конденсатора
Сі при крайнихъ положеніяхъ его индекса, то предѣлы емкости
всей системы будутъ:
(С0)тіп. = -^^^-; (С„) тах. = Са+(Сі) тах.
Если Со = юоо см.; (Сі) тіп. = 50 см. и (С,) тах. = 2000 см.,
то (Со) тіп. = 47,6 см. и (Со) тах. = 3000 см., т. е. емкость си-
стемы измѣняется вь 63 раза.
Если же конденсаторъ былъ бы включенъ всегда послѣдо-
вательно, то общую емкость системы можно было бы измѣнять
только въ 14 разъ. Дѣйствительно, въ этомъ случаѣ
(С.) тіп. = ^«Хіадтіп. =
' Сс + (СО тт. г
(Со) тах. =^«4^ = 667 см.,
' ' С» + (С,) тах. ’
т. е. ,(е^ = прибл. 14.
(Со) тіп. 1
Всѣ приборы, составляющіе преемникъ, кромѣ батареи и
потенціометра, смонтированы на одномъ общемъ станкѣ, кото-
рый представленъ на черт. 234 и 235 а и Ь.
Пріемный трансформаторъ расположенъ на лѣвой верти-
кальной части станка. Его первичная обмотка Ѣц навита на по-
лый эбонитовый цилиндръ и состоитъ изъ пучка очень тонкихъ
проволокъ, поверхность которыхъ покрыта слоемъ эмалеваго
лака. Дія надежности изоляціи обмотка залита шеллакомъ.
Обмотка раздѣляется иа 3 секціи, причемъ желаемое ихъ
число можетъ вводиться въ цѣпь передвиженіемъ рычага р.
Для расширенія предѣловъ настройки, пріемникъ снабжается
второй такой же катушкой, тоже разбитой на 3 секціи, но сь
большимъ коэффиціентомъ самоиндукціи. Та или иная катушка
включается въ цѣпь пріемнаго провода посредствомъ штепсель-
ныхъ гнѣздъ.
16‘
244 —
Вторичная обмотка Ь2 образована изъ большого числа вит-
ковъ многожильнаго проводника и заключена въ подвижное эбо-
нитовое кольцо, соединенное при помощи шарнира съ вертикаль-
ной частью станка. Когда кольцо прижато къ станку, то витки
вторичной обмотки схватываютъ собою первичную.
Вся вторичная обмотка разбита на 5 секцій, которыя могутъ
вводиться или выводиться передвиженіемъ рычага о.
Конденсаторъ перемѣнной емкости Сі (22 23 пластинъ) помѣ-
щается въ лѣвой части станка. Онъ обладаетъ емкостью при-
мѣрно отъ 50 до 2000 см.
Для того, чтобы подвижныя пластины отъ случайныхъ при-
чинъ (качки, тряски и т. п.) не могли сдвинуться еъ мѣста,
ручка конденсатора снабжена стопоромъ тренія.
Коммутаторъ 8 для пересоединннія первичной обмотки и
конденсатора Сх, параллельно или послѣдовательно, располагается
на лѣвой части станка.
Устройство его ясно изъ черт. 234. На станкѣ пріемника по
обѣ стороны отъ коммутатора имѣются 2 надписи „короткія
волны" и „длинныя волны".
Когда рычаги коммутатора повернуты въ сторону первой
изъ этихъ надписей—конденсаторъ и первичная обмотка соеди-
нены послѣдовательно; когда же рычаги повернуты въ сторону
надписи „длинныя волны", то конденсаторъ и первичная обмотка
оказываются соединенными параллельно.
Детекторы (контактный и электролитическій) имѣютъ гнѣзда
для своего включенія на правой горизонтальной части станка.
Слѣдуетъ замѣтить, что детекторы снабжаются на своихъ зажи-
махъ знаками Д-и—, соотвѣтственно которымъ ихъ и надо вклю-
чать въ цѣпь. Включеніе того или иного детектора производится
рычагомъ М.
Телефоны (числомъ два) обычнаго типа, поляризованные, съ
сопротивленіемъ около 1000 2 кажіый. Они включаются парал-
лельно посредствомъ гнѣздъ Т, и Т2, расположенныхъ на пра-
вой горизонтальной части станка.
Телефоны, такъ же какъ и детекторы снабжены у своихъ
зажимовъ знакамии -, руководствуясь которыми и слѣдуетъ
производить включеніе.
Несоблюденіе этого правила ведетъ къ порчѣ телефоновъ,
такъ какъ въ такомъ случаѣ выпрямленный детекторомъ токъ,
проходя по обмоткѣ телефона въ несоотвѣтствующемъ направле-
ніи, будетъ размагничивать его постоянные магниты.
Конденсаторъ постоянной емкости С2 (около 1000 см.), слу-
жащій для шунтованія телефона, располагается подъ правой,
горизонтальной частью станка. Онъ образованъ игъ нѣсколькихъ
станіолевыхъ листовъ, проложенныхъ слюдяными пластинками.
245
Батарея элементовъ и потенціометръ, необходимые при
пользованіи электролитическимъ детекторомъ, собраны въ осо-
бомъ ящикѣ.
Внутри его помѣщаются 5 полусухихъ элементовъ (Е = 1,41>;
1’0 = 0,5 2): два соединены послѣдовательно, а 3 параллельно.
Снаружи ящика укрѣпленъ потенціометръ и переключатель, при
помощи котораго батарея по желанію можетъ вводиться въ
пріемникъ или отсоединяться отъ него. Соединеніе элементовъ
съ потенціометромъ и переключателемъ показано схематически
на черт. 23ба.
Соединеніе всѣхъ указанныхъ приборовъ производится при
помощи такъ называемаго переключателя станціи, который
имѣетъ своимъ назначеніемъ:
1) присоединять сѣть по желанію либо къ пріемнику, либо
къ отправителю,
2) при пріемѣ размыкать цѣпь перемѣннаго тока въ отпра-
вителѣ и тѣмъ гарантировать невозможность въ это время пе-
редачи и
3) при отправленіи размыкать цѣпь детектора во избѣжаніе
образованія въ ней сильныхъ индуктированныхъ токовъ, опас-
ныхъ для детектора и изоляціи цѣпей пріемника.
Переключатель станціи (черт. 235 а и Ь) состоитъ изъ восьми
пружинныхъ контактовъ (В. I, II, III, IV, V, VI и К) и Г-образ-
наго мѣднаго высеребреннаго рычага А.
Пять парныхъ контактовъ (II, III, IV, V и VI) введены въ
цѣпь детектора и образуютъ въ ней 5 перерывовъ.
Два парныхъ контакта (В и I) введены въ цѣпь пріемнаго
провода и образуютъ въ ней 2 перерыва. Наконецъ, одинъ кон-
тактъ _ (К) введенъ въ цѣпь перемѣнннаго тока въ отправителѣ.
Контакты II, Ш, IV, V, VI и Ы расположены подъ доской
станка пріемника и соединены съ различными приборами такъ,
какъ это показано на черт. 235 а.
Контактъ В укрѣпляется на большомъ фарфоровомъ изо-
ляторѣ X Внутренняя пружина этого контатка соединяется съ
отправителемъ (съ вторичнымъ варіометромъ), а наружная—съ
радіосѣтью *).
Г-образный рычагъ можетъ вращаться около оси. Верти-
кальная его часть находится выше доски пріемника, а ось и
горизонтальная часть расположены подъ нею. Къ горизонтальной
части прикрѣплена эбонитовая рама, на которой имѣются 4 ме-
таллическія надѣлки х и у.
*) Зажимы 1 я 1.
— 246
Когда переключатель стоитъ въ положеніи, показанномъ на
черт. 235 а и Ь, то радіостанція замкнута на пріемъ.
Колебательные токи отъ радіосѣти поступаютъ па наружную
пружину перерыва В и на корпусъ переключателя. Пружинный
контактъ I въ это время касается обѣими своими сторонами
корпуса переключателя, вслѣдствіе чего первичная обмотка Ци
конденсаторъ С! оказываются соединенными съ сѣтью.
Въ то же время отправитель отдѣляется отъ сѣти, такъ
какъ переключатель, входя между концами наружной пружины,
контакта В, отжимаетъ ее отъ внутренней.
Перерывы II, III, IV, V и ѴІ, введенные въ цѣпь детектора,
замыкаются планками х и у.
Перерывъ X, введенный въ цѣпь перемѣннаго тока, оказы-
вается при этомъ разомкнутымъ.
Для замыканіи станціи на отправленіе, общій переключа-
тель поворачивается такъ, чтобы его верхняя часть легла вдоль
доски станка пріемника.
Тогда радіосѣть будетъ отсоединена отъ пріемника и цѣпь
детектора разомкнется. Въ тоже время наружныя пружинки
контакта В прижмутся къ внутреннимъ, т. е. сѣть присоеди-
нится къ отправителю. Кромѣ того, контактъ К будетъ замкнутъ,
что позволитъ начать передачу.
§ 215. Пріемники русскаго общества безпроволочныхъ те-
леграфовъ и телефоновъ. Большинство пріемниковъ Р О. Б. Т.
и Т. строится по смѣшанной схемѣ, т. е. могутъ работать по
желанію либо на аперіодическій, либо на колебательный кон-
туръ. Въ качествѣ примѣра разберемъ одинъ изъ подобныхъ
пріемниковъ, именно пріемникъ типа 1’ГС,. Его развернутая схема
представлена на черт. 236 и состоитъ изъ слѣдующихъ цѣпей.
1) Цѣпь пріемнаго провода:
радіосѣть А, первичная обмотка пріемнаго трансформатора Ь,,
конденсаторъ перемѣнной емкости С] и переключатель 1, 2. 3,
служащій для соединенія катушки Б, и конденсатора Сі парал-
лельно или послѣдовательно.
2) Замкнутый контуръ:
вторичная обмотка пріемнаго трансформатора Ь2, перерывъ т,
катушка Б3, служащая для настройки замкнутаго контура, а
также для связи съ цѣпью детектора и, наконецъ, конденсаторъ Сг
3) Цѣпь детектора:
а) при пользованіи колебательнымъ контуромъ: катушка Б3,
перерывъ 4, конденсаторъ С3 и телефонъ Т, перерывъ 8, одинъ
изъ контактныхъ детекторовъ Ц! или О2 *), перерывы 9 и 5. и
другой конецъ катушки Б3;
*) Пріемникъ РГС« снабжается исключительно контактными детекто-
рами и не приспособленъ для работы на электролитическій.
217
Ь) при пользованіи аперіодическимъ контуромъ: катушка В,,
перерывы 6 и 9, одинъ изъ детекторовъ В! или І)2, перерывъ 8,
конденсаторъ С3 и телефонъ Т, перерывъ 7 и другой конецъ
катушки Ь,.
Изъ разсмотрѣнія схемы видно, что при работѣ на аперіо-
дическій контуръ, послѣдній связывается съ пріемнымъ прово-
домъ непосредственно; при пользованіи же колебательнымъ кон-
туромъ связь дѣлается трансформаторной.
Для перехода отъ одной схемы соединенія къ другой слу-
житъ переключатель ш, 4, 5, 6, 7.
Если желаютъ получить аперіодическую схему, то повора-
чиваютъ ножъ переключателя въ сторону надписи „пр тогда
замыкаются перерывы 6 и 7 и размыкаются 4, 5 и ш. Если же
надо перейти на колебательный контуръ, то ножъ переключа-
теля поворачиваютъ въ сторону надписи „сл.“ и тѣмъ самымъ
замыкаютъ перерывы 4, 5 и го; въ то же время перерывы 8 и 7
размыкаются.
Переключатель 1, 2, 3 служитъ, какъ это указано выше,
для различныхъ соединеній катушки Ьі и конденсатора С|. Если
ножъ этого переключателя установленъ въ сторону надписи
„длиннѣе", то перерывы 1 и 2 замыкаются, а 3 размыкается.
Въ этомъ случаѣ катушка и конденсаторъ оказываются соеди-
ненными параллельно. Если же ножъ переключателя повернуть
въ сторону надписи „короче", то, наоборотъ, будетъ замкнутъ
перерывъ 3, а 1 и 2 разомкнутся. Теперь катушка Ь, и конден-
саторъ Сі будутъ соединены послѣдовально.
Перерывы 8 и 9 замыкаются или размыкаются общимъ пере-
ключателемъ, который, такъ же какъ и въ пріемникахъ обр,
1910 г., служитъ для перевода радіостанціи съ отправленія не.
пріемъ и обратно.
Если общій переключатель (на схемѣ не показанъ) стоитъ
въ верхнемъ положеніи, то станція замкнута на пріемъ, при-
чемъ контакты 8 и 9 замыкаются; кромѣ того тотъ же пере-
ключатель особымъ пружиннымъ контактомъ отдѣляетъ отъ сѣти
отправитель и размыкаетъ въ немъ цѣпь перемѣннаго тока.
Если же общій переключатель повернуть внизъ, то перерывы
8 и 9 размыкаются, отправитель присоединяется въ радіосѣти
и цѣпь перемѣннаго тока замыкается.
Устройство приборовъ, входящихъ въ составъ пріемниковъ
Р. 0. В. Т. и 'Г., нѣсколько отличается отъ таковыхъ въ пріем-
никѣ Обр. 1910 Г.
Такъ катушки самоиндукціи, служащія для настройки
замкнутаго контура и пріемнаго провода, строятся по реостатному
типу, т, е. отъ каждой секціи имѣютъ особый выводъ къ ряду
кнопокъ, по которымъ скользитъ контактъ, соединенный съ ручкой.
248
Конденсаторы перемѣнной емкости тоже обладаютъ своеоб-
разнымъ устройствомъ.
Нормальный конденсаторъ перемѣнной емкости образуется
изъ двухъ системъ полукруглыхъ пластинъ, неподвижной и по-
движной. Конденсаторы же Р. О. Б. Т. и 'Г. состоятъ изъ четы-
рехъ системъ: двухъ неподвижныхъ и двухъ подвижныхъ
(черт. 237).
Неподвижная система Л, соединяется съ подвижной В,
общимъ проводникомъ, который выведенъ къ одному зажиму
конденсатора.
Другая неподвижная система А2 соединяется съ подвиж-
ной В2; проводникъ отъ нихъ подведенъ къ другому зажиму.
Весь конденсаторъ обладаетъ наибольшей емкостью, когда
пластины системы В] находятся въ промежуткахъ между пласти-
нами системы А2 и пластины системы В2 между пластинами си-
стемы А,. Наименьшая же емкость соотвѣтствуетъ такому поло-
женію, когда пластины В1 находятся между Аі и В2 между Аг.
Конденсаторъ подобнаго устройства представляетъ собой
какъ бы удвоенный конденсаторъ обычнаго типа. Поэтому, пра
тѣхъ же размѣрахъ, онъ обладаетъ и вдвое большей емкостью.
Для еще большаго повышенія емкости при сохраненіи сравни-
тельно небольшихъ размѣровъ, между пластинами конденсато-
ровъ прокладываютъ тонкіе эбонитовые листки, которые своимъ
присутствіемъ еще увеличиваютъ емкость въ 2—2 5 раза.
Наконецъ, послѣдней существенной разницей между пріемни-
комъ типа РГС, п пріемниками обр. 1910 года является схема
включенія телефоновъ.
Въ пріемникахъ обр. 1910 г. телефоны (числомъ два) вклю-
чаются параллельно другъ другу; въ пріемникѣ же типа РГС,
они соединяются послѣдовательно.
Разница въ схемѣ включенія является результатомъ того,
что телефоны ₽. О. Б. Т. и Т. обладаютъ гораздо меньшимъ
сопротивленіемъ, чѣмъ телефоны въ пріемникахъ 1910 г. *).
Вліяніе величины сопротивленія телефоновъ на выборъ той
или иной схемы ихъ включенія можетъ быть легко выяснено
путемъ слѣдующаго простого расчета.
Пусть детекторъ (контактный) развиваетъ эл. дв. силу Е.
Тогда въ цѣпи телефона, если онъ включенъ одинъ, пройдетъ
сила тока
I - - Е ,
"~Ві + В.
гдѣ К* и В» суть сопротивленія детектора и телефона **).
*) Около 250 Й.
**) Сопротивленіемъ остальныхъ частей цѣпи детектора можно пре
небречь.
219 —
Если включить второй такой же телефонъ послѣдовательно
съ первымъ, то по закону Ома въ каждомъ изъ нихъ сила тока
будетъ равна
I' —____Е______
т ІЪ/ 2Кж
Если же телефоны соединить параллельно, то сила тока въ
каждомъ изъ нихъ выразится слѣдующей формулой:
I' — Е .
2Кй4-К.»
Сравнивая полученныя формулы между собой, легко ви-
дѣть, что параллельное соединеніе выгодно примѣнять въ тѣхъ
случаяхъ, когда сопротивленіе телефона больше сопротивленія
детектора: если же, наоборотъ, сопротивленіе тел фона меньше
сопротивленія детектора, то выгоднѣе пользоваться послѣдова-
тельнымъ соединеніемъ.
§ 216. Защита пріемниковъ отъ воздѣйствія атмосфернаго
электричества. Извѣстно, чю земная атмосфера является носи-
телемъ электрическихъ зарядовъ, присутствіе которыхъ наиболѣе
рѣзко обнаруживается въ формѣ грозы.
Радіотеграфная сѣть всегда воспринимаетъ атмосферное
электричество, благодаря чему оно оказываетъ вліяніе на дѣй-
ствіе радіостанцій.
Вліяніе можетъ проявляться въ двойной формѣ:
1) въ видѣ удара молніи.
2) въ видѣ атмосферныхъ разрядовъ.
Въ первомъ случаѣ возникаетъ опасность для личнаго со-
става радіостанціи и для цѣлости ея приборовъ: во второмъ
случаѣ—нарушается правильность пріема. Нарушеніе пріема
происходитъ потому, что подъ дѣйствіемъ атмосфернаго электри-
чества въ сѣти возникаютъ колебательные токи, которые про-
являются характернымъ трескомъ въ телефонахъ.
Для ослабленія атмосферныхъ разрядовъ параллельно пріем-
нику ставятъ катушку съ очень большимъ коэффиціентомъ са-
моиндукціи. Опытъ показываетъ, что въ ея присутствіи трескъ
разрядовъ нѣсколько слабѣетъ.
Для предохраненія станціи отъ ударовъ молніи, она всегда
снабжается (розовымъ переключателемъ, при помощи котораго
сѣть можетъ быть заземлена непосредственно, помимо всѣхъ
входящихъ въ нее приборовъ.
Грозовой переключатель представляетъ собою рубильникъ,
смонтированный на хорошо изолирующемъ матеріалѣ (фарфорѣ),
Его устройство и способъ соединенія съ радіостанціей изобра-
жены на черт. 238.
Слѣдуетъ замѣтить, что ножъ переключателя всегда надо
соединять съ землей. Это необходимо для безопасности лица,
250
производящаго переключеніе. Когда ножъ соединенъ съ землей,
та онъ находится подъ нулевымъ напряженіемъ, почему прико-
сновеніе къ нему безопасно. Если же ножъ соединенъ съ сѣтью,
то при переключеніи во время грозы легко можно получить
ударъ.
При внезапномъ наступленіи грозы можно не успѣть замкнутъ
переключатель. Во избѣжаніе могущихъ произойти изъ за этого
несчастій, грозовой переключатель снабжается искровымъ проме-
жуткомъ і, нижній электродъ котораго заземленъ, а верхній—
соединенъ съ сѣтью. Разстояніе между электродами берется та-
кое, чтобы между иими не возникало искръ при работѣ отпра
вительной радіостанціи на полную мощность. Для установки,
верхній электродъ можетъ передвигаться вмѣстѣ со стержнемъ I
и застопориваться барашкомъ д *).
Въ цѣляхъ надежности обезпеченія радіостанціи отъ ударовъ
молніи, нѣкоторые пріемники снабжены маленькими искровыми
промежутками, которые вводятся параллельно пріемнику.
Въ случаѣ очень сильныхъ разрядовъ въ промежуткѣ про
скакиваетъ искра, которая автоматически замыкаетъ сѣть на
землю.
§ 217. Приспособленіе для одновременнаго пріема двухъ радіо
на одну сѣть (диплексъ пріемъ).
Въ случаѣ большой нагрузки лзніи весьма желательно
имѣть возможность принимать на одну сѣть одновременно 2 радіо.
Это легко (существляется параллелі нымъ соединеніемъ двухъ
пріемниковъ, причемъ первый настраивается на одну длину
волны, а второй на другую. Однако подобный способъ пріема
не исчерпываетъ вопроса, такъ какъ онъ не даетъ возможности
настраивать пріемники независимо одинъ отъ другого.
Дѣйствительно, оба пріемника и сѣть, соединенные другъ
съ другомъ металлически, представляютъ собой одну общую
систему, вслѣдствіе чего измѣненіе емкости или самоиндукціи
въ одномъ изъ нихъ—непремѣнно собьетъ настройку другого.
Для независимости настройки примѣняютъ особое приспосо-
бленіе. которое заключается въ слѣдующемъ: сѣть присоединя-
ютъ къ особому переключателю, который весьма быстро замы-
каетъ ее то на одинъ пріемникъ, то на другой (черт. 239).
Если переключеніе происходитъ настолько быстро, что
язычекъ успѣваетъ коснуться обоихъ контактовъ т и п за время
самаго короткаго знака азбуки Морзе (точки), то, очевидно, на
обоихъ пріемникахъ будетъ возможенъ пріемъ безъ пропуска
знаковъ.
*) Грозовой переключатель долженъ ставиться въ радіорубкѣ, въ
непосредственной близости отъ ввода.
251
Независимость настройки получается въ данномъ случаѣ
полная, такъ какъ въ каждый данный моментъ сѣть оказывается,
соединенной только съ однимъ пріемникомъ.
Переключатель для пріема диплексъ устроенъ чрезвычайно
просто (черт. 240): онъ состоитъ изъ обыкновеннаго электромаг-
нитнаго прерывателя (пищика), который имѣетъ на своей,
якорькѣ длинный стержень 8 съ тремя грузами а, которые сло-
жатъ для приданія равномѣрности движеніемъ якорька.
На концѣ стержня имѣется контактная поверхность ЬЬ, ко-
торая изолирована отъ корпуса пищика фибровой прокладкой т;
помощью проводника рЬ она соединяется еъ сѣтью. Если обмотку
пищика замкнуть на два элемента (Е = 2.8ѵ), то якорекъ начи-
наетъ дрожать, причемъ контактная поверхность касается по-
очереди винтовъ к и 1, которые соединяются съ пріемниками.
Вся система заключена въ ящикъ, обшитый пробкой, и по-
коится въ фундаментѣ, выложенномъ войлокомъ. Эти мѣры при-
няты для того, чтобы звукъ, издаваемый пищикомъ при работѣ,
не мѣшалъ пріему радіо на телефонъ.
При пріемѣ диплексъ энергія, воспринимаемая сѣтью, распре -
дѣляется на 2 пріемника.
Вслѣдствіе этого сила пріема при диплексѣ бываетъ по
крайней мѣрѣ въ 2 раза меньше, чѣмъ при пользованіи однимъ
пріемникомъ.
ГЛАВА XXII.
Дальность дѣйствія радіостанцій.
§ 218. Зависимость дальности дѣйствія отъ различны»
причинъ. Подъ дальностью дѣйствія радіостанціи подразумѣва:
ютъ то предѣлъ юе разстояніе, на которомъ чувствительный
пріемникъ еще можетъ разбирать получаемые сигналы.
Дальность дѣйствія зависитъ отъ многихъ причинъ, кото-
рыя могутъ быть подраздѣлены на слѣдующія главнѣйшія:
1) мощность отправительной станціи и чувствительность
пріемной,
2) высота пріемной и отправительной сѣтей,
8) состояніе и характеръ пространства, раздѣляющаго да,
реговаривающіяся станціи,
4) длина волны.
§ 219. Мощность отправительной и чувствительность пріеж
ной станціи. Высота сѣтей. Вліяніе мощности отправительной и
чувствительности пріемной станціи понятно само собой: інолнѣ
очевидно, что дальность передачи можетъ быть тѣмъ больше.
252
тѣмъ мощнѣе отправительная станція и чѣмъ чувствительнѣе
пріемная.
Вліяніе высотъ сѣтей тоже легко выясняется, если принятъ
во вниманіе, что съ увеличеніемъ высоты сѣти увеличивается и
охватываемое ею пространство.
Отсюда слѣдуетъ, что при отправленіи высокая сѣть лучше
возмутитъ эфиръ, т. е. излучитъ болѣе мощныя волны, чѣмъ
низкая.
Для пріема высокая сѣть тоже выгоднѣе, чѣмъ низкая,
такъ какъ первая, благодаря значительнымъ размѣрамъ, подвер-
гается воздѣйствію большаго числа силовыхъ линіи проходящей
волны, чѣмъ вторая.
§ 220. Состояніе и характеръ пространства, раздѣляющаго
«переговаривающіяся станціи Изъ § 103 мы знаемъ, что въ сво-
бодномъ пространствѣ энергія эфирныхъ волнъ, расчитанная на
единицу поверхности, убываетъ, по мѣрѣ распространенія,
обратно пропорціонально квадратамъ разстояній. Этотъ законъ
примѣнимъ и къ электромагнитнымъ волнамъ, если онѣ свободно
распространяются въ идеальномъ діэлектрикѣ. На самомъ же
дѣлѣ распространеніе эл.-магн. волнъ происходитъ въ земной
атмосферѣ и вдоль поверхности земли, вслѣдствіе чего простой
законъ, приведенный выше, нѣсколько видоизмѣняется. Дѣйствв-
тельно, бѣгущая эл.-магн. волна индуктируетъ токи въ толщѣ
земли и въ проводящихъ слояхъ атмосферы. Это обстоятельство
влечетъ за собой безвозвратное поглощеніе энергіи, благодаря
которому энергія волны убываетъ быстрѣе, чѣмъ обратно про-
порціонально квадратамъ разстояній.
Вполнѣ очевидно, что поглощеніе должно зависѣть отъ про-
водимости земной поверхности и проводимости атмосферы.
Если бы земля была идеальнымъ проводникомъ, а воздухъ
идеальнымъ діэлектрнкомъ, то распространеніе волнъ соверша-
лось бы безъ всякаго поглощенія.
Дѣйствительно, идеальныйдіэлектрикъ является для электро-
магнитныхъ волнъ совершенно прозрачной средой, что же ка-
сается вліянія земли, то при идеальной проводимости, она какт.
зеркало, отражаетъ отъ себя волны, не пропуская ихъ въ свою
толщу.
По мѣрѣ уменьшенія проводимости земли волны входятъ въ
ея поверхностные слои, гдѣ индуктируютъ токи и теряютъ часть
своей энергіи.
Теорія показываетъ, что при нѣкоторой опредѣленной про-
водимости земли поглощеніе достигаетъ наиболішаго значенія,
уменьшаясь при измѣненіи проводимости въ обѣ стороны отъ
этого критическаго значенія. Въ предѣлахъ тѣхъ величинъ про-
водимости, которыми въ дѣйствительности обладаетъ поверхность
— 253
земли, слѣдуетъ считать, что поглощеніе увеличивается съ умень-
шеніемъ проводимости поверхностныхъ слоевъ земли.
Это віг днѣ подтверждается опытами, которые показываютъ,
что если дальность дѣйствія вдоль поверхности моря (наиболь-
шая проводимость) выражается 100 милями, то при передачѣ
черезъ песчаную мѣстность она понижается до 72 миль, черезъ
твердый известнякъ—до 58 миль и черезъ известнякъ, содержа-
щій окислы желѣза,—до 32 миль.
Вліяніе проводимости атмосферы сказывается въ томъ, что
съ ея увеличеніемъ дальность дѣйствія понижается.
Дѣйствительно, опытъ показываетъ, что ночью, когда про-
водимость атмосферы ничтожно мала—дальность дѣйствія быва-
етъ примѣрно въ два раза боліше, чѣмъ днемъ, когда проводи-
мость воздуха, подъ дѣйствіемъ солнечныхъ лучей, сильно уве-
личивается.
Наконецъ, помимо проводимости земли и атмосферы, на
дальность дѣйствія оказываетъ существенное вліяніе рельефъ
земной поверхности.
Наличіе неровностей (горъ, холмовъ и т. д.) зчачительно
увеличиваетъ поглощеніе волнъ, что удостовѣряется опытами,
показывающими, что если, напримѣръ, дальность дѣйствія вдоль
ровной поверхности суши измѣряется ЗОО милями, то при хол-
мистой мѣстности она понижается до 120, а при гористой даже
до 50 миль*).
§ 221. Длина волны. Теорія показываетъ и опытъ это
подтверждаетъ, что поглощеніе бываетъ тѣмъ значительнѣе.,
чѣмъ меньше длина волны. Это обстоятельство приводитъ къ
заключенію, что въ смыслѣ поглощенія выгоднѣе пользоваться
длинными волнами, чѣмъ короткими.
Но съ другой стороны, извѣстно, что мощность въ сѣти
отправительной станціи бываетъ тѣмъ больше, чѣмъ короче
волна, т. е. въ смыслѣ мощности въ сѣти выгоднѣе пользоваться
короткими волнами чѣмъ длинными.
Благодаря такому двойному дѣйствію длины волны, ея влія-
ніе на дальность передачи сказывается нѣкоторымъ сложнымъ
образомъ, причемъ для каждаго разстоянія существуетъ своя
яаивыгоднѣйшая волна.
Какая именно длина волны является наивыгоднѣйшей для
даннаго разстоянія, заранѣе предуказать трудно; поэтому при-
ходится ограничиваться обшимъ соображеніемъ, что она бываетъ
тѣмъ больше, чѣмъ сильнѣе пересѣчена мѣстность и чѣмъ
больше разстояніе между переговаривающимися станціями.
’) Присутствіе группъ деревьевъ, лѣсовъ или зданій тоже въ зна-
чительной мѣрѣ можетъ понизить дальность дѣйствія.
ПРИЛОЖЕНІЕ.
Измѣреніе емкости радіосѣти.
Измѣреніе емкости радіосѣти производится либо по измѣ-
ренію длины волны, либо мостикомъ, т. е. способами, изложенными
въ пунктахъ Ь и с § 148. При пользованіи мостикомъ порядокъ
измѣренія ничѣмъ не отличается отъ описаннаго тамъ, т. е.
въ мостикѣ сперва устанавливаютъ равновѣсіе, а затѣмъ при-
соединяютъ къ одному зажиму конденсатора С4 (черт. 177) сѣть,
а къ другому землю.
Послѣ этого уменьшаютъ емкость к-ра С4 до тѣхъ поръ,
цока нарушенное равновѣсіе не возстановится (пока звукъ въ
телефонѣ не исчезнетъ).
Тогда емкость сѣти будетъ равна разности емкостей кон-
денсатора С4 при первомъ и второмъ наблюденіяхъ, т. е.
а=с4'—ед
Опредѣленіе емкости радіосѣти по измѣренію длины волны
тоже почти не отличается отъ описаннаго въ § 148 Наблюденія
производятся слѣдующимъ образомъ. Сѣть возбуждаютъ по про-
стой схемѣ, т. е. вводятъ въ нее искровой промежутокъ и измѣ-
ряютъ длину волны X,. Затѣмъ вводятъ въ нее у заземленія
конденсаторъ извѣстной емкости или катушку съ опредѣленнымъ
коэффиціентомъ самоиндукціи и снова производятъ измѣреніе
длины волны Х2.
По полученнымъ наблюденіямъ емкость радіосѣти опредѣ-
ляется съ помощью уже извѣстныхъ формулъ:
если былъ введенъ конденсаторъ—
С.=С.($-і).................(38)'
если была введена катушка—
Иногда бываетъ желательно произвести измѣреніе емкости
сѣти, не возбуждая ее искровымъ промежуткомъ. Въ этомъ слу-
чаѣ сѣть присоединяютъ къ первичной обмоткѣ трансформатора
пріемника съ аперіодическимъ контуромъ, предварительно вы-
ключивъ изъ него конденсаторъ перемѣнной емкости.
— 256
Затѣмъ подносятъ къ пріемному проводу волномѣръ, собран-
ный какъ вибраторъ, и измѣряютъ длину волны *). Послѣ этого
включаютъ послѣдовательно въ радіосѣть либо конденсаторъ
извѣстной емкости, либо такую же катушку и производятъ второе
измѣреніе длины волны. Емкость сѣти получится по формуламъ,
приведеннымъ выше.
Большое упрощеніе въ опредѣленіе емкости сѣти вноситъ
способъ кап. 1 ранга Реммерта. Онъ представляетъ собой част-
ный случай измѣренія емкости способомъ введенія катушки и
заключается въ томъ, что въ сѣть вводится не какая нибудь
катушка съ извѣстнымъ коэффиціентомъ самоиндукціи, а такая,
коэффиціентъ самоиндукціи которой точно равенъ коэф. самоин-
дукціи волномѣра, которымъ пользуются при измѣреніяхъ.
Въ этомъ случаѣ формула (39) значительно упрощается.
Дѣйствительно:
Лз =: 2~ )/ 115 (І2» М ~~ Бй С,,
гдѣ Ьі, С2 и С, суть самоиндукція волномѣра и его емкость
при первомъ и второмъ наблюденіяхъ.
Если подставить въ формулу (39) вмѣсто Х2 и ихъ зна-
ченія, сократить на 4к3 и вынести за скобки Б», то получимъ:
С„ =^-(С2 = Сі)..................(40).
Но по условію коэф. самоиндукціи катушки, введенной въ
сѣть, какъ разъ равенъ коэф. самоиндукціи волномѣра, Тогда Б»
сокращается съ Бо и формула (Ю) пріобрѣтаетъ видъ:
С, =С2 —С,,
т. е. емкость сѣти оказывается равной разности емкостей волно-
мѣра при обоихъ наблюденіяхъ.
При пооизводствѣ измѣреній емкости радіосѣти слѣдуетъ
имѣть въ виду, что изъ описанныхъ выше способовъ наиболѣе
точные результаты даетъ способъ мостика. Что же касается
остальныхъ (введеніе конденсатора или катушки), то, пользуясь,
ими, часто можно получить очень невѣрныя величины.
*) Связь между цѣпями пріемника должна бытъ ослаблена до мани -
мума.
ДОПОЛНЕНІЕ
къ руководству „Радіотелеграфное дѣло" капитана
2-го ранга Л. Муравьева.
§ 1. Усилители пріема *). Часто бываетъ, что пріемникъ
обнаруживаетъ настолько слабые сигналы, что телеграфистъ,
слыша ихъ, не въ сосгояніи разобэать отдѣльныхъ знаковъ. Въ
этомъ с ту чаѣ большую помощь оказываютъ усилители, которые
не только превращаютъ еле слышимые сигналы въ достаточно
громкіе для разбора, но даже позволяютъ принимать такую
слабую работу, которая непосредственно на телефонъ совсѣмъ
не слышна.
Усилители бываютъ двухъ родовъ: электро-механическіе и
чисто электрическіе. Къ первому типу принадлежатъ реле Брауна
и Никифорова, а ко второму—усилители Де-Фореста, Раунда,
Шлемвльха и другихъ. Здѣсь мы разсмотримъ только реле
Брауна и усилитель Де-Фореста, такъ какъ остальные усилители,
отличаясь отъ него по конструкціи, въ идеѣ представляютъ
собой одно и тоже.
Реле Брауна (черт. 1) состоитъ изъ электромагнита А по
обмоткѣ котораго циркулируетъ постоянный токъ отъ батареи В.
На концахъ электромагнита насажены наконечники С изъ
мягкаго желѣза, съ навитой добавочной обмоткой. Надъ нако-
нечниками помѣщается якорекъ I), на которомъ имѣется пла-
стинка изъ сплава осмія съ иридіемъ, образующая неплотный
контактъ съ винтомъ Е, оканчивающимся насадкой изъ так го
же сплава. Контактъ вводится въ цѣпь батареи В послѣдова-
тельно съ электромагнитомъ А и телефономъ Т.
Если добавочную обмотку включить въ цѣпь детектора, то
она будетъ измѣнять величину магнитнаго потока, образуемаго
электромагнитомъ А, вслѣдствіе чего якорекъ начнетъ коле-
баться, измѣняя своимъ движеніемъ нажатіе и вмѣстѣ съ тѣмъ
сопротивленіе осміе-иридіеваго контакта. Въ результатѣ по цѣпи
телефона отъ батареи В проходитъ токъ, измѣняющійся со-
образно колебаніямъ якорька, и телефонъ зазвучитъ.
’) Дополненіе къ главѣ XXI.
17
258 —
Опыты показываютъ, что звукъ телефона, вктюченнаго та-
кимъ образомъ, бываетъ значительно больше, чѣмъ если онъ
включенъ непосредственно вь цѣпь детектора.
Къ недостаткамъ реле Брауна слѣдуетъ отнести его свой-
ство лучше уси шватъ сравнительно громкіе звуки, чѣмъ совсѣмъ
слабые. Кромѣ того, подвижныя его части могутъ разрегулиро-
ваться и тогда реле начинаетъ давать отказы въ дѣйствіи.
Усилители чисто электрическіе дѣйствуютъ гораздо болѣе
надежно, т. к. не имѣютъ никакихъ подвижныхъ частей. Кромѣ,
того, они одинаково хорошо усиливаютъ какъ совсѣмъ слабые,
такъ и сравнительно громкіе сигналы.
Разсмотримъ усилитель Де-Фореста. Самой существенной
его частью является лампа накаливанія, имѣющая внутри своего
баллона, помимо нити, еще два электрода. При накаливаніи
нити, внутреннее пространство лампы, наполненное разрѣжен-
нымъ газомъ, становится проводящимъ, причемъ величина про-
водимости зависитъ отъ величины силы тока, проходящей по
газовому промежутку. Представимъ себѣ, что лампа однимъ изъ
своихъ электродовъ и нитью замкнута на катушку, связанную
индуктивно съ детекторнымъ контуромъ пріемника. Тогда въ
газовомъ промежуткѣ установится измѣняющійся токъ, который
будетъ періодически мѣнять сопротивленія газа во всемъ бал-
лонѣ лампы. Если теперь къ ни і и и другому электроду при-
соединить телефонъ съ послѣдовательно соединенной батареей,
то онъ, очевидно, будеть звучать, при темъ звукъ окажется тѣмъ
сильнѣе, чѣмъ больше измѣняется сопротивленіе газа въ баллонѣ.
Такіе усилители обыкновенно соединяются группой въ три,
какъ это показано на черт. 2, причемъ какдая послѣдующая
ступень усиливаетъ токъ предыдущей. Въ результатѣ, какъ
показываетъ опытъ, получается усиленіе въ нѣсколько десят-
ковъ разъ.
Незатухающія колебанія *).
§ 2. Общія соображенія. Изъ предыдущихъ главъ извѣстно,
что кромѣ нормальныхъ отправительныхъ радіостанцій, рабо-
тающихъ затухающими колебаніями, существуютъ еще и такія,
которыя излучаютъ незатухающія волны.
Примѣненіе незатухающихъ волнъ во многихъ отношеніяхъ
очень выгодно. Оно позволяетъ осуществить чрезвычайно острую
настройку пріемниковъ, недостижимую при обычныхъ отправи-
теляхъ; кромѣ того, незатухающія волны даютъ возможность
‘) См. примѣчаніе на отр. 182.
259 —
передавать не только знаки Морзе, но и человѣческую рѣчь,
т. е. телефонировать безъ помощи проводовъ.
Способы возбужденія незатухающихъ колебаній до сихъ
поръ еще недостаточно разработаны. Существуетъ много раз
личныхъ системъ, но пока ни одна изъ нихъ не вылилась въ
такую опредѣленоую форму, какъ нормальная радіостанція, ра-
ботающая затухающими колебаніями. Въ будущемъ, конечно, это
дѣло разовьется и, вѣроятно, уже недалеко то время, когда
ра гіотелефонированіе станетъ такимъ же обычнымъ явленіемъ,
какъ и телеграфированіе безъ проводовъ.
Возбужденіе незатухающихъ колебаній.
§ 3. Альтернаторы высокой частоты. Н иболѣе просто неза-
тухающія колебанія получаются отъ динамо машинъ перемѣннаго
тока, такъ какъ самъ перемѣнный токъ есть не что иное, какъ
незатухающее эл. колебаніе. Однако, перемѣнный токъ, обычно
примѣняемый въ техникѣ, не можетъ быть использованъ для
непосредственнаго вотбужіенія незатухающихъ колебаній въ ра-
діосѣти, такъ какъ частота его слишкомъ далека отъ частотъ,
отвѣчающихъ естественному періоду колебаній даже самыхъ
большихъ сѣтей. Дѣйствительно, наиболѣе длинныя волны, при-
мѣняемыя въ радіотелеграфіи, не превышаютъ 25 000 метровъ,
что соотвѣтствуетъ періоду въ 0,000083 сек.; періодъ же обыкно-
веннаго перемѣннаго тока почти всегда равенъ 0,02 сек. *), т. е.
разница между періодами обычныхъ машинъ перемѣннаго тока
и радіосѣтей настолько велика, что ни о какой настройкѣ ихъ
въ резонансъ не можетъ быть и рѣчи. Между тѣмъ, соблюденіе
резонанса необходимо, почему приходится строить особыя ма-
шины, развивающія токъ высокой частоты порядка десятковъ и со-
тенъ тысячъ періодовъ въ Секунду.
Если къ одному полюсу такой машины присоединить землю,
а къ другому сѣть, то въ послѣдней возникнутъ незатухающія
колебанія. Измѣняя самоиндукцію сѣти при помощи варіометра,
а частоту тока—скоростью вращенія ротора машины, можно
добиться резонанса, при соблюоеніи котораго энергія машины
будетъ наилучшимъ образомъ переходить въ сѣть. Вокругъ сѣти
возникнутъ незатухающія электромагнитныя волны, кот< рыя бу-
дутъ распространяться во всѣ стороны отъ источника совершенно
подобно тому, какъ отъ обыкновенной станціи распространяются
волны затухающія. Для передачи знаковъ Морзе въ цѣпь воз-
бужденія динамо машины вводятъ ключъ, размыкая и замыкая
') Частота 50.
17*
260
который, можно посылать въ пространство длинныя и короткія
группы волнъ.
Если желаютъ передавать не знаки Морзе, а рѣчь, то ключа
не ставятъ, а вводятъ въ излучающій проводъ микрофонъ, непо-
средственно или при помощи особыхъ приспособленій
Альтернаторы высокой частоты бываютъ разнообразнаго
устройства. Въ наиболѣе простой формѣ они представляютъ
собой обыкновенныя динамо-машины перемѣннаго тока индуктор-
наго типа и отличаются отъ нихъ только тѣмъ, что тлѣютъ на
роторѣ значительное число полюсовъ и обладаютъ очень большой
скоростью вращенія.
Под-бный альтернаторъ, построечный для Миннаго офицер-
скаго класса заводомъ Акціонернаго Общества Электро-Механи-
ческихъ Сооруженій въ Петроградѣ, имѣетъ 120 паръ полюсовъ
и дѣлаетъ д-> 25.000 оборотовъ въ минуту, что соотвѣтствуетъ
частотѣ 50.000 пли длинѣ волны въ 6 000 метровъ. Онъ приво-
дится въ движеніе помощью мотора и зубчатой передачи, которая
увеличиваетъ скорость вращенія двигателя въ 10 разъ. Мощ-
ность альтернатора не велика и не превышаетъ 2 килоуаттъ,
при безиндукціонной нагрузкѣ.
§ 4. Трансформація частоты Какъ видно изъ предыдущаго
пара' рафа, полученіе незатухающихъ колебаній отъ альтернато-
ровъ высокой частоты связано съ необходимостью имѣть боль-
шую скорость вращенія ротора Эго обстоятельство сильно затруд-
няетъ постройку машинъ большой мощности, ибо чѣмъ больше
мощность, тѣмъ труднѣе примѣнить значительную скорость вра-
щенія.
Поэтому въ послѣднее время появились особые трансфор-
маторы частоты, которые электрическимъ путемъ увеличиваютъ
частоту, развиваемую динамо-машиной. Иногда такой трансфор-
маторъ представляетъ собой одно цѣлое съ машиной, какъ
напр. въ альтернаторѣ Гольдшмидта, а иногда онъ помѣщается
отдѣльно, Таковы трансформаторы, предложенные Ценнѵкомъ и
Жоли.
Динамо машину Гольдшмидта, мы здѣсь не будемъ разсма-
тривать въ виду сложности процессовъ, происходящихъ въ ней,
а разсмотримъ въ общихъ чертахъ трансформаторы Ценнека. и
и Жоли.
Пусть имѣется замкнутый желѣзный сердечникъ съ двумя
одинаковыми обмотками. Первичная соединяется съ источникомъ
перемѣннаго тока по схемѣ, представленной на черт. 3, причемъ
въ провода А и В вводятся такъ называемые вентили или при-
боры. пропускающіе токъ только въ одну сторону.
Вентили включаются въ направленіяхъ, обратныхъ друга
другу, т. е. такимъ образомъ чтобы токъ, проходя отъ зажима р
261
черезъ вентиль а въ лѣвую часть обмотки, не могъ въ то же время
изъ того же провода попасть въ правую часть.
Тогда явл-нія будутъ протекать слѣдующимъ образомъ:
пусть пер мѣнное напряженіе на зажимахъ рр' изображается
кривой I (черт. 4) и мы разсматриваемъ прохожденіе тока по
трансформатору, начиная съ момента, отвѣчающаго точкѣ о.
При этомъ условимся считать, что если эл. дв. сила имѣетъ
положительное значеніе, то токъ входитъ въ проводъ р. Тогда
за промежутокъ времени от токъ, если не считаться со сдвигомъ
фазъ, пройдетъ отъ зажима р по вентилю а черезъ лѣвую часть
)бм тки и по проводу С вернется къ источнику. Въ правую чіель
обмотки онъ Попасть въ это время не можетъ, ибо вентиль Ь его
не пропуститъ
За промежутокъ времени тп токъ пройдетъ только черезъ
правую часть < бмотки, ибо при перемѣнѣ направленія эл. дв.
силы токъ пройдетъ черезъ вентиль Ъ, а вентиль а его задер-
житъ.
При этомъ направленіе тока въ правой части обмотки бу-
детъ такое же, какъ и въ лѣвой, другими словами, при помощи
вентилей, включенныхъ въ цѣпь первичной обмотки по указанной
схемѣ, токъ перемѣнный превращается въ пульсирующій, форма
котораго изображена на чертежѣ кривою П.
Этотъ токъ создаетъ въ сердечникѣ измѣняющійся магнит-
ный потокъ, который будетъ индукгир вать во вторичной обмоткѣ
эл. дв. силу. Если, руководствуясь, правилами Максвеля, по-
строить форму вторичной эл. дв. силы, то получится кривая ІИ,
по которой видно, что вторичная частота вдвое больше пер-
вичной.
Такимъ образомъ, разсмотрѣнный трансформаторъ увеличи-
ваетъ частоту вдвое.
Для еще болѣе значительнаго увеличенія частоты пользу-
ются нѣсколькими трансформаторами причемъ вторичн$ю обмотку
перваго соединяютъ съ первичной второго, вторичную второго —
съ первичной третьяго и т. д. Очевидно, каждый трансформаторъ
увеличитъ частоту воспринимаемаго тока вдвое, т. е. группа,
напр, изъ 3 хъ трансформаторовъ повыситъ первоначальную ча-
стоту въ 8 разъ. Болѣе 3-хъ и даже 2-хъ трансформаторовъ
употреблять нельзя, ибо тогда потери энергіи, появляющіяся при
трансформаціи дѣлаются слишкомъ большими.
Существуютъ еще другіе способы трансформаціи частоты,
изъ которыхъ обращаетъ на себя вниманіе слѣдующій.
Берутъ два одинаковыхъ трансформатора и собираютъ ихъ
такъ, какъ изображено на ч>рт. 5, т. е. первичныя и вторичныя
обмотки дѣлаютъ изъ одинаковаго числа витковъ и соединяютъ
ихъ послѣдовательно, причемъ первыя навиваютъ въ разныя
262 —
стороны. Кромѣ того, на сердечники наматываютъ еще добавоч-
ныя катушки, которыя вводятъ въ цѣпь посторонняго источ-
ника постояннаго тока, напр., батареи аккумуляторовъ. Е< ли по
первичнымъ обмоткамъ такой системы пропустить токъ частоты
п, то отъ зажимовъ вторичной обмотки будетъ получаю ся токъ
удвоенной частоты, т. е. 2 п. Дѣйствіе системы трансформато-
ровъ основано на магнитныхъ свойствахъ желѣзнаго сердечника
и заключается въ слѣдующемъ.
Постоянный токъ, проходящій по добавочнымъ обмоткамъ,
намагничиваетъ желѣзо сердечниковъ до по шаго насыщенія и,
слѣдовательно, магнитный потокъ достигаетъ максимальной воз-
можной величины равной, напр. оа (черт. 6).
Если бы въ обмоткахъ Ь3 Ь3' постояннаго тока не было, то
при прохожденіи по обмоткамъ Ь; Е/ перемѣннаго тока, магнит-
ный потокъ въ сердечникахъ измѣнялся бы по кривымъ ф и ф'
(черт. 6), которыя сдвинуты по фазѣ на полъ-періода, такъ какъ
первичныя обмотки навиты въ разныя стор ны. Однако, въ виду
того, что постоянный токъ въ добавочныхъ обмоткахъ суще-
ствуетъ и притомъ намагничиваетъ сердечники до насыщенія,
то потокъ въ дѣйствительности измѣняется иначе. Именно, пере-
мѣнный токъ, намагначивая насыщенные сердечники въ пере-
мѣнныхъ направленіяхъ, оказывается въ состояніи только умень-
шать, но не увеличивать количество силовыхъ линій, вслѣдствіе
чего общее измѣненіе потока подъ совокупнымъ дѣйствіемъ какъ
первичныхъ, такъ и добавочныхъ обмотокъ выражается графи-
чески кривими Ф и Ф',
Подъ дѣйствіемъ этихъ потоковъ во вторичныхъ обмоткахъ
трансформаторовъ индуктируются эл. дв. силы, изображенныя
на черт. 6 кривыми е и е'. Такъ какъ вторичныя обмотки соединены
послѣдовательно, то эти эл. дв. силы складывается и въ резуль-
татѣ на зажимахъ ЬЬ получается напряженіе, измѣняющееся по
кривой Е. Сравнивая ее съ кривыми ф и ф' легко видѣть, что
вторичная частота вдвое больше пе] вичной.
Такіе трансформаторы можно соединить въ двѣ или три
группы, замыкая вторичную цѣпь первой группы на первичную
второй и т. д. и получать такимъ образомъ учетверенную яли
увосьмеренную частоту. Однако примѣнять болѣе 2-хъ группъ
не рекомендуется изъ за слишкомъ большихъ потерь энергіи
вь сердечникахъ.
Въ заключеніе настоящаго краткаго описанія трансформа-
торовъ частоты слѣдуетъ отмѣтить, что они еще мало разрабо-
таны и въ практикѣ встрѣчаются очень рѣдко. Коэффиціентъ по-
лезнаго дѣйствія такихъ трансформаторовъ очень не великъ и
въ этомъ заключается главная причина малой ихъ распростра-
ненности. Однако съ увѣренностью можно сказать, что въ око-
— 263
ромъ будущемъ трансформація частоты сильно распространится
и, вѣроятно, наибольшее развитіе получитъ второй изъ описан-
ныхъ нами способовъ, такъ какъ вентили представляютъ собою
приборы, не всегда работающіе безъ отказа.
§ 5. Дуговой генераторъ. Уже много лѣтъ тому назадъ былъ
осуществленъ еще од-інъ способъ полученія не >атухающихъ ко-
лебаній, именно при помощи вольтовой дуги. Для этого соби-
раютъ схему, состоящую изъ источника постояннаго тока (динамо-
машины) и дуговой лампы, соединенной съ зажимами источ-
ника черезъ большія реактивныя катушки и реостаты. Кромѣ
того, къ электродамъ дуги присоединяется конденсаторъ и
катушка самоиндукціи (черт. 7). Во время горѣнія дуги по цѣпи
проходитъ постоянный токъ, сила кет<раго зависитъ
отъ напряженія на зажимахъ установки, омическаго сопротивле-
нія реактивныхъ катушекъ и реостата, а также отъ длины дуги.
Въ то же время въ цѣпи С2Ь2С устанавливаются колебанія, въ
общемъ случаѣ неправильныя. Однако, если надлежащимъ обра-
зомъ подобрать емкость конденсатора С2. а также величину силы
тока въ дугѣ, то эти колебанія принимаютъ форму незатухаю-
щаго тока, измѣняющагося почти по синусоидальной кривой.
Появленіе незатухающихъ колебаній наиболѣе просто можно
объяснить тѣмъ, что въ цѣпи С2Ь2І) возникаютъ затухающіе раз-
ряды, слѣдующіе другъ за другомъ настолько часто, что одинъ
не успѣваетъ замѣтно затухнуть, какъ появляется другой, под-
держивающій уже начинающія уменьшаться амплитуды.
Періодъ колебаній зависитъ отъ величины емкости С2, само-
индукціи Ь2, а также отъ длины дуги и характера ея горѣнія.
Поэтому, чтобы періодъ сдѣлать устойчивымъ, приходится при-
мѣнять различныя мѣры, которыя сводятся къ тому, что элек-
троды дуги дѣлаютъ не одинаковыми (плюсъ металлъ, минусъ
уголь), охлаждаютъ дугу, помѣщая ее въ атмосферу паровъ
спирта, водорода, или вобще какого-нибудь газа, хорошо прово-
дящаго тепло. Кромѣ того, примѣняютъ воздушное дутье и не-
посредств-нное охлажденіе металлическаго электрода водой, а
также вращеніе одного изъ электродовъ.
Мощность, которая получается отъ дугового генератора, бы-
ваетъ обыкновенно не велика и, чтобы повысить ее, соединяютъ
нѣсколько дугъ послѣдоватетьно. Питаніе производится отъ ди-
намо машины высокаго напряженія, развивающей нѣсколько сотъ
и даже тысячъ вольтъ.
Въ цѣпь питающаго тока всегда вводятся реактивныя ка-
тушки, которыя не пускаютъ колебательный токъ въ обмотку
машины и какъ бы выполняютъ роль блокировочныхъ конденса-
торовъ обыкновенныхъ отправительныхъ радіостанцій.
264 —
Дуговой способъ полученія незатухающихъ колебаній обла-
даетъ однимъ большимъ недостаткомъ, именно, колебанія въ
дугѣ всегда бываютъ мало устойчивы и, несмотря на всѣ при-
нимаемыя мѣры, періодъ всегда оказывается не вполнѣ постоян-
нымъ, что влечетъ за собой значительныя неудобства при пріемѣ.
Поэтому, несмотря на значительную давность открытія этого спо-
соба, радіостанціи, работающія вольтовой дугой, до сихъ поръ
не могутъ получить большого распространенія и, вѣроятно, со-
всѣмъ исчезнутъ въ будущемъ, когда простой и удобный меха
ническій способъ (альтернаторы высокой частоты) будетъ доста-
точно разработанъ.
§ 6. Возбужденіе незатухающихъ колебаній при помощи
эвакуированной трубки (лампы Раунда). Пусть имѣется кондеп
саторъ С, (черт. 8). замкнутый на катушку Ь, черезъ особый
прерыватель К и соединенный своими обкладками съ батареей
аккумуляторовъ или элементовъ. Пусть, кромѣ того, имѣется вто-
рая цѣпь, связанная съ первой индуктивно и состоящая изъ ка-
тушки Ь2 и конденсатора С2.
Предположимъ теперь, что прерыватель обладаетъ особыми
свойствами, а именно пропускаетъ токъ, подобно вентилю, только
въ одну сторону и, кромѣ того, можетъ прерывать токъ какъ
угодно часто.
Въ то время, когда контактъ прерывателя разомкнутъ, ба-
тарея заряжаетъ конденсаторъ С,. Когда же произойдетъ замы-
каніе, конденсаторъ Сі разрядится черезъ самоиндукцію Ьц при-
чемъ разрядъ будетъ имѣть форму односторонняго импульса,
такъ какъ прерыватель пропуститъ токъ только въ одну сторону.
Подъ дѣйствіемъ этого одно стороннягоимпульса во вторичной
цѣпи тоже возникнутъ колебанія, причемъ онѣ будутъ обладать
періодомъ и затуханіемъ, свойственными цѣпи Ь2С2 Въ данномъ
случаѣ явленіе перехода энергіи изъ одной ЦНіи въ другую
происходитъ идеальнымъ толчкомъ, такъ какъ въ первичной по
существу даже не устанавливается колебательнаго процесса, а
имѣетъ мѣсто только одинъ короткій импульсъ.
Вторичныя колебанія, сразу пос тѣ своего возникновенія, нач-
нутъ затухать и должны прекратиться къ тому времени, когда
весь запасъ энергіи истратится на вредныя потери. Однако,
прерыватель можно устроить такимъ образомъ, чтобы онъ замы-
калъ цѣпь ІлСі еще до того времени, когда колебанія въ цѣпи
ЬаСг успѣютъ затухнуть. Тогда вторичныя колебанія сдѣлаются
непрырывными и примутъ форму, сходную съ изображенной на
фотографіи 9. Если теперь частоту замыканій прерывателя
урегулировать такъ, чтобы каждое послѣдующее замыканіе
происходило какъ разъ тогда, когда вторичное кол баніе только
начнетъ замѣтно затухать, то, очевидно, практически затуханіе
265
совсѣмъ исчезнетъ и вторичное колебаніе превратится въ неза-
тухающее.
Такимъ образомъ, полученіе незатухающихъ колебаній по-
мощью вышеописанной схемы сводится къ необходимости имѣть
особый прерыватель. Такимъ прерывателемъ является трубка
Раунда, представляющая собой обыкновенную лампу накалива-
нія увеличеннаго размѣра (черт. 10), внутри которой помѣ
щается, помимо нити А, металлическій цилиндръ ВВ. примыкаю
щій къ внутренней поверхности стекляннаго баллона, и метал-
лическая сѣтка ПО. окружающая нить и удаленная отъ цилиндра
на нѣкоторое разстояніе. Если нить этой лампы накалить,
то разрѣженный газъ, наполняющій ее, дѣлается проводящимъ
и притомъ въ одну сторону: именно, токъ можетъ проходить отъ
нити къ сѣткѣ или цилиндру, но не обратно. Слѣдовательно
лампа удовлетворяетъ первому требованію, предъявленному къ
прерывателю.
Для того же, чтобы заставить лампу прерывать, пользуются
зависимостью проводимости разрѣженнаго газа въ ней отъ сте-
пени накаливанія нити, а также отъ величины напряженія между
нитью в сѣткой или цилиндромъ. Оказывается, что прово-
димость дѣлается тѣмъ больше, чѣмъ сильнѣе накаливаніе нити
и чѣмъ больше напряженіе.
Эти свойства лампы используются слѣдующимъ образомъ.
Ее вкіючаютъ нитью и цилиндромъ въ цѣпь ЬіСі (черт. 10), а
нитью и сѣткой связываютъ индуктивно съ цѣпью ЬзСг при
помощи добавочной катушки Іи. Параллельно этой катушкѣ ста-
вятъ батарею, въ которой можно мѣнять число включенныхъ
элементовъ.
Величину эл. силы батареи и накаливаніе нити подбираютъ
такъ, чтобы совокупное дѣйствіе свѣченія и напряженія держало
лампу въ состояніи какъ бы критическаго вольтажа: еще не-
большая прибавка напряженія п проводимость сильно увели-
чится.
Въ этомъ положеніи сопротивленіе газоваго промежутка
между нитью и цилиндромъ оказывается еще настолько боль-
шимъ, что конденсаторъ Сі не можетъ разрядиться. Если же
во вторичной цѣпи тѣмъ или инымъ путемъ появятся колебанія,
то они, индуктируя эл. силу въ катушкѣ Ьз, каждой своей ам
плитудой будутъ повышать напряженіе въ цѣпи сѣтки, вслѣд-
ствіе чего проводимость газоваго промежутка между нитью и
цилиндромъ будетъ соотвѣтственно увеличиваться и конденса-
торъ Сі получитъ возможность разряжаться. Такъ какъ въ цѣпи
сѣтки устанавливаются выпрямленныя одностороннія колебанія,
то, очевидно, лампа будетъ производить замыканія первичной
цѣпи одинъ разъ за каждый періодъ вторичныхъ колебаній.
266 —
Такая частота замыканій оказывается достаточно большой, чтобы
вторичное колебаніе превращалось практически въ незату-
хающее.
Чтобы дать всей системѣ первый толчокъ и тѣмъ возбудить
въ ней колебанія въ началѣ работы, увеличиваютъ накаливаніе
пити на небольшой промежутокъ времени, а потомъ доводятъ
его до нормальнаго.
За это время проводимость газоваго промежутка возрастетъ
настолько, что конденсаторъ Сі сможетъ разрядиться въ первый
разъ и, слѣдовательно, во вторичной цѣпи появятся колебанія.
Въ дальнѣйшемъ схема будетъ дѣйствовать какъ описано выше.
До сихъ поръ не было упомянуто о назначеніи конденса-
тора Со и реостата Ко, включенныхъ въ цѣпь сѣтки Они выпол-
няютъ слѣдующую роль: конденсаторъ Со не позволяетъ току
отъ батареи проходить черезъ катушку Ьз, а сопротивленіе Й»
колебательному току замкнуться черезъ батарею.
Описанный способъ возбужденія незатухающихъ колебаній,
несмотря на нѣкотурую сложность, осуществляется довольно
легко и въ послѣднее время началъ сильно распространяться.
Однако при его помощи удается получить только колебанія не-
большой мощности, порядка нѣсколькихъ уаттъ. Поэтому для
отправленія этотъ способъ пока не примѣняется, а имъ пользу-
ются, какъ будетъ выяснено ниже, главнымъ образомъ для прі-
ема не затухающихъ волнъ.
Въ послѣднее время появились извѣстія, что въ Америкѣ
помощью большого числа трубокъ, похожихъ на лампу Раунда,
удалось установить радіотелефонную передачу на нѣсколько
тысячъ китометровъ. Подробности устройства этого приспосо-
бленія еще неизвѣстны, но самый фактъ его возникновенія по-
казываетъ, что это дѣло развивается и въ будущемъ трубка.
Раунда вѣроятно дастъ возможность получить настолько мощныя
колебанія, что ими можно будетъ пользоваться для отправленія.
§ 7. Типы отправительныхъ радіостанцій, работающихъ
незатухающими колебаніями. Отправительная радіостанція, ра-
ботающая незатухающими колебаніями, можетъ быть собрана
какъ по простои, такъ и по сложной схемѣ. Въ первомъ случаѣ
генераторъ колебаній (альтернаторъ высокой частоты или дугу}
включаютъ непосредственно въ радіосѣть, какъ это схемати-
чески показано на черт. 11. Во второмъ случаѣ дугу или аль
тернаторъ включаютъ въ особый контуръ, связанный съ радіо-
сѣтью непосредственно или индуктивно. Схемы такихъ устано-
вокъ приведены на черт. 12.
При сложной схемѣ приходится использовать явленіе резо-
нанса и производить настройку контура и радіосѣти, для чего
ихъ снабжаютъ варіометрами и удлинительными катушками.
267
Отличительными признаками радіостанцій, работающихъ незату
хающими колебаніями, является сравнительно невысокое рабочее,
напряженіе. Такъ, дуговыя станціи рѣдко строятъ для напря-
женія выше 2000 вольтъ постояннаго тока, а альтернаторы вы-
сокой частоты развиваютъ, обыкновенно, не болѣе нѣсколькихъ
сотъ вольтъ. Это происходитъ потому, что при полученіи необхо-
димой мощности пониженіе напряженія вполнѣ окупается непре-
рывностью колебаній.
Другимъ отличительнымъ признакомъ незатухающихъ стан-
цій служитъ длина волны. Она въ большинствѣ случаевъ быва-
етъ велика и измѣряется тысячами метровъ. Причина пользова-
нія длинными волнами при передачѣ незатухающими колебаніями
кроется въ томъ, что альтернаторы трудно построить для ко-
роткихъ волнъ, а дуга работаеіъ гораздо устойчивѣе при боль-
шихъ волнахъ, чѣмъ при малыхъ.
Для передачи знаковъ Морзе пользуются клгочемъ, который
вводятъ въ самыя различныя части отправителя. Въ станціяхъ
съ альтернаторомъ высокой частоты ключъ можно вводить въ
цѣпь возбужденія, но лучше его ставить либо въ замкнутый
контуръ, либо въ радіосѣть. Конечно въ этихъ случаяхъ нельзя
пользоваться обыкновеннымъ ручнымъ ключомъ, а надо брать
реле передачи, которое можетъ быть устроено напримѣръ такъ,
какъ это описано въ главахъ объ отправительныхъ радіостан
ціяхъ, работающихъ затухающими колебаніями. Въ дуговыхъ стаи
ціяхъ вводятъ ключъ въ замкнутый контуръ или радіосѣть. Ста-
вить его въ цѣпь питанія здѣсь нельзя, ибо при размыканіи
дуга будетъ потухать и можетъ не воспламениться во время
замыканія.
Какъ при альтернаторѣ, такъ и при дугѣ часто вводятъ
ключъ въ особую цѣпь, связанную съ замкнутымъ контуромъ
или радіосѣтью индуктивно. При замыканіи ключа эта цѣпь, въ
силу индукціи, будетъ измѣнять самоиндукцію контура или сѣ-
ти и, слѣдовательно, нарушать ранѣе настроенный резонансъ.
Тогда дѣйствіе ключа, который въ данномъ случаѣ включается
обратнымъ контактомъ, сведется къ слѣдующему. Когда онъ
отжатъ, то добавочная цѣпь замкнута, резонансъ между конту-
ромъ и проводомъ нарушенъ и въ пространство посылаются со-
всѣмъ слабыя волны, которыя пріемникомъ почти не улавлива-
ются Когда же ключъ нажатъ, то добавочная цѣпь размыкается,
резонансъ возстанавливает я и станція излучаетъ мощныя волны.
Вполнѣ понятно, что пріемникъ будетъ воспринимать, главнымъ
образомъ, волны, излученныя при нажатомъ ключѣ, т. е. обнару
житъ тѣ знаки которые передаются отправительной станціей.
Описанная схема включенія ключа изображена на черт. 13.
На дуговыхъ станціяхъ пользуются еще и слѣдующимъ спо-
268
ообомъ передачи знаковъ Морзе. Берутъ реле, которое серединой
рычага соединяютъ черезъ катушку связи Ъз съ землею (черт 14),
а концевыми контактами съ радіосѣтью и вспомогательной цѣпью
СДліЕз, самоиндукцію, емкость и сопротивленіе которой подбира-
ютъ равными таковымъ же сѣти. При замыканіи рычага реле
налѣво, излучающій проводъ будетъ замыкаться и энергія, запа-
сенная контуромъ, излучаться въ пространство; если же рычагъ
реле повернется направо, то проводъ разомкнется, вспомогатель-
ная же цѣпь, наоборотъ, будетъ замкнута и энергія не уйдетъ
въ пространство, а будетъ поглощаться въ этой послѣдней.
Такой способъ передачи знаковъ примѣняется на дуговыхъ
станціяхъ потому, что для устойчивости горѣнія дуги необхо-
димо по возможности меньше нарушать установившееся состояніе
работы, что и достигается введеніемь вспомогательной цѣпи
вмѣсто провода на время его размыканія.
Незатухающими колебаніями можно передавать не только
знаки Морзе, но и человѣческую рѣчь Для этой цѣли вмѣсто
ключа или реле, вводятъ микрофонъ. Чаще всего его нклчаюп.
въ особую цѣпь, связанную съ радіосѣтью индуктивно.
Когда передъ микрофономъ говорятъ, то его сопротивленіе
мѣняется сообразно звукамъ рѣчи. Слѣдовательно, сообразно
этимъ же звукамъ будетъ измѣняться и сила тока въ сѣти, а
вмѣстѣ съ нею и мощность излученныхъ волнъ. Подробнѣе о
радіотелефонной передачѣ будетъ сказано въ главѣ о пріем-
никахъ назатухающихъ волнъ, теперь же обратимся къ микра-
фонамъ наиболѣе трудновыполнимымъ частямъ отправительной
радіотелефонной станціи.
Обыкновенный микрофонъ, употребляемый въ проволочной
телефоніи, представляетъ собой двѣ пластинки, угольныя или,
чаще, металлическія, раздѣленныя уго льнымъ порошкомъ. Одна
изъ пластинокъ является мембраной, говоря передь которой, си-
лой давленія звуковыхъ волнъ, мы измѣняемъ сопротивленіе
порошка сообразно силѣ и тембру нашего голоса.
Такіе микрофоны отлично дѣйствуютъ, при небольшомъ на-
пряженіи, а также при малой силѣ тока порядка нѣсколькихъ
милліамперъ. Если же ихъ включить въ цѣпь высокаго напря-
женія, то мелкіе кусочки угля начинаютъ горѣть и микрофонъ
выводится изъ строя. Поэтому для цѣлей радіотелефоніи, гдѣ
приходится имѣть дѣло съ гораздо болѣе высокимъ напряженіемъ,
чѣмъ въ проволочномъ телефонѣ, пользуются нѣсколькими уголь-
ными микрофонами, поставленными передъ однимъ общимъ ру-
поромъ и соединенными послѣдовательно, а иногда и въ двѣ, три
параллельныя группы. Этимъ путемъ понижаютъ напряженіе и
силу тока въ каждомъ микрофонѣ. Иногда строятъ микрофоны
ст водянымъ охлажденіемъ порошка, помѣщая его въ камеру.
269
обтекаемую снаружи водой. Однако эти мѣры въ общемъ явля-
ются недостаточными и для радіотелефоніи стали примѣнять такъ
называемые жидкостные микрофоны. Они устраиваются напр.
слѣдующимъ образомъ (черт. 15). Изъ сосуда А, въ стѣнку ко-
тораго вставлена мембрана В, вытекаетъ тонкая струя проводя-
щей жидкости, состоящей почти что изъ ряда капель. Струя
падаетъ на пластинку р и образуетъ тамъ тонкій слой жидкости,
нѣкотораго сопротивленія, который соединяетъ платі новое коль-
цо рірі съ платиновымъ электродомъ рз*). Пока мембрана нахо-
дится въ покоѣ, струя течетъ спокойно и на пластинкѣ стоитъ
слой жидкости, опредѣленной толщины, т. к. излишекъ ея сли-
вается съ краевъ. Если же передъ мембраной будутъ говорить,
то струя начнетъ измѣнять, соотвѣтсвенно звукамъ голоса, свою
толщину, а вмѣстѣ съ тѣмъ будетъ, мѣняться и толщина слоя
жидкости на пластинѣ. Отсюда слѣдуетъ, что сопротивленіе слоя
будетъ измѣняться сообразно голосу. Слѣдовательно комбинація
кольца рі, электрода рг и покрывающаго ихъ слоя жидкости мо-
жетъ служить микрофономъ. Опытъ показалъ, что это приспо-
собленіе дѣйствуетъ хорошо при высокомъ напряженіи и имъ
вполнѣ удобно пользоваться для радіотелефоніи.
Существуютъ и другіе жидкостные микрофоны, но мы ихъ
описывать здѣсь не будемъ, такъ какъ устройство ихъ разно-
образно, но идея всегда одна и та же: струя жидкости измѣ-
няетъ свою толщину и сопротивленіе подъ дѣйствіемъ соприка.
садощейся съ нею мембраны.
Пріемъ незатухающихъ волнъ **).
§ 8. Общія соображенія Пріемъ знаковъ Морзе и рѣчи..
Если наотправительной радіостанціи,работающей незатухающими
колебаніями, нажатъ ключъ, или передаются знаки Морзе,
то обыкновенный пріемникъ, даже настроенный въ резонансъ
съ отправителемъ, ничего не обнаружитъ, несмотря ни на какую
мощность излученныхъ волнъ. Это происходитъ потому, что
въ теченіе каждаго знака въ пріемной сѣти возникаетъ коле-
баніе непрерывное, которое, будучи выпрямлено детекторомъ,
удерживаетъ мембрану телефона все время въ притянутомъ по-
ложеніи. Отдѣльныя амплитуды колебанія слѣдуетъ другъ
за другомъ столь быстро, что мембрана не успѣваетъ отскочить,
какъ притягивается снова, а перерывомъ въ колебаніяхъ въ
данномъ случаѣ нѣтъ. При затухающихъ колебаніяхъ дѣло об-
*) Между электродомъ и кольцомъ находится изоляторъ.
**) См. примѣчаніе на стр. 230.
270 —
стояло иначе. Если затухающей отправительной станція ключъ
нажатъ, то волны излучаются вь пространство не непрерывно,
а съ каждой искрой, затухая въ промежуткахъ между ииии. По-
этому пріемникъ воспринимаетъ энергію тоже не непрерыно, а
столько разъ въ секунду, сколько разъ образуется искра въ пе-
редатчикѣ. Слѣдовательно телефонная мембрана пріемника, при-
тягивая -ь каждый разъ, когда въ отправителѣ возникаетъ искра
и отскакивая въ промежутки, начинаетъ колебаться и издаетъ
звукъ, высота котораго соотвѣтствуетъ частотѣ разрядовъ.
Отсюда слѣдуетъ, что д ія пріема знаковъ Морзе, переда-
ваемыхъ незатухающими волнами, обыкновенный пріемникъ не
годится и въ него надо вводить новое приспособленіе,, которое
прерывало бы непрерывныя колебанія и тѣмъ давало возмож-
ность мембранѣ телефона звучать. Для пріема же рѣчи обыкно-
венный пріемн ікъ вполнѣ годится. Это будетъ понятно, если
разобраться въ томъ, какъ происходитъ радіотелефонированіе.
Дока передъ микрофономъ отправительной станіи никто не го-
воритъ, сопротивленіе его держится постояннымъ. Слѣдовательно
въ сѣти устанавливаются колебаніи съ постоянной амплитудой.
Если же передъ мембраной микрофона заговорить, то сейчасъ
же сопротивленіе его начнетъ измѣняться сообразно съ силой и
тембромъ голоса. Совершенно также будетъ измѣняться сила тока
въ сѣти и въ пространств > излучаться волны уже не непрерыв-
ныя, а съ амплитудами, измѣняющимися сообразно рѣчи. При-
мѣрно это изображено на черт. 16 и 17, изъ которыхъ первый
соотвѣтствуетъ молчанію передъ микрофономъ, когда въ про-
странство излучаются непрерывныя волны, второй—разговору,
т. е. когда амплитуда волнъ мѣняется въ зависимости отъ силы
и тембра голоса.
По этимъ чертежамъ видно, что въ случаѣ молчанія, выпрям-
ленныя непрерывныя колебанія, въ силу своей очень большой
частоты, будутъ все время держать мембрану притянутой и теле-
фонъ звука не издастъ. Въ случаѣ же, если передъ микрофо-
номъ говорятъ, то въ цѣпи телефона образуется токъ съ непо-
стоянными амплитудами, вслѣдствіе чего онъ зазвучитъ и вос-
произведетъ тѣ звуки, которые произносятся передъ микрофо-
номъ.
§ 9. Тиккерный пріемникъ. Въ предыдущемъ параграфѣ
«ы выяснили, что обыкновенный телефонный пріемникъ можетъ
принять голосъ, переданный незатух ющими колебаніями, но не
въ состояніи обнаружить знаки Морзе. Чгобы приспособить его
и для этой цѣли, въ цѣпь телефона вводятъ прерыват ль или
такъ называемый тиккеръ. Онъ періодически размыкаетъ и за-
мыкаетъ цѣпь телефона и превращаетъ токъ образующійся въ
его обмоткѣ при пріемѣ, изъ непрерывнаго въ прерывистый.
— 271
Благодаря этому телефонъ начинаетъ издавать тонъ, высота
котораго зависитъ отъ частоты прерываній тиккера. ІІо желанію
ее можно измѣнять и остановиться на той, которая наиболѣе
удобна для принимающаго телеграфиста.
Схема включенія тиккера приведена на черт. 18, а устрой-
ство его заключается въ слѣдующемъ. Онъ состоитъ изъ электро-
магнита съ молоточковымъ прерывателемъ, въ родѣ пищика.
На концѣ молоточка насаженъ стержень изъ слоновой кости или
другого изолятора, на концѣ котораго имѣется тонкая золотая
или платиновая проволочка. Когда тиккеръ работаетъ, то стер-
женекъ съ проволочкой колеблется изъ стороны въ сторону и
касается двухъ золотыхъ же контактовъ, расположенныхъ по
сторонамъ огъ стерженька. Контакты соединяются параллельно
и служатъ однимъ ілектродомъ тиккера. Другимъ является про-
волочка на стерженькѣ. Частота замыканій такого тиккера регу-
лируется совершенно такъ же, какъ высота тона у пищика,
т. е. нажатіемъ спеціальнаго винта, упирающагося въ пружин-
ное основаніе молоточка.
Иногда пользуются въ качествѣ тиккера моторнымъ преры-
вателемъ. Онъ состоитъ изъ небольшого электродвигателя, на
валу котораго насаженъ металлическій дискъ съ врѣзанными
пластинками изолятора. Съ дискомъ соприкасаются двѣ щетки,
ивъ которыхъ одна все время соприкасается съ металлической
поверхностью, а другая скользитъ то по металлу, то по изоля-
тору. Очевидно, если щетки включить въ цѣпь телефона пріем-
ника, то при вращеніи мотора она будетъ періодически замы-
каться и размыкаться.
Пріемъ на тиккеръ всегда бываетъ очень хорошъ. Надо
только заботиться, чтобы онъ самъ не шумѣлъ и тѣмъ не мѣ-
шалъ пріему. Для этого тиккеръ помѣщаютъ всегда въ ящикѣ,
выложенномъ войлокомъ, пробкой или другимъ шумозаглушаю-
щимъ веществомъ.
§ 10. Пріемникъ съ генераторомъ незатухающихъ коле-
баній. Прерываніе тока въ цѣпи телефона можно создать не
только тиккеромъ, т. е. механическимъ путемъ, но и электриче-
скимъ. Представимъ себѣ, что рядомъ съ пріемникомъ, воспри-
нимающимъ незатухающія волны длиною въ метровъ, распо-
ложенъ маломощный генераторъ, излучающій тоже незатухающія
волны длиною Х2 метровъ, причемъ Х2 только немного отли-
чается отъ М.
Тогда въ пріемникѣ будетъ индуктироваться токъ сложной
формы, образованный изъ днухъ составляющихъ съ нѣсколько
разными періодами. Налагаясь другъ на друга, эти колебанія
въ нѣкоторые моменты будутъ усиливать другъ друга, а въ
другіе—уничтожать. Въ результатѣ равнодѣйствующее колеба-
272 —
іііе, которое установится въ цѣпяхъ пріемника, приметъ видъ
біеній и выразится напр. кривой I на черт. 19. По выпрямленіи
детекторомъ, этотъ токъ превратится въ рядъ одностороннихъ
импульсовъ (кривая И) и телефонъ будетъ звучать, причемъ
высота его тона окажется равной частотѣ импульсовъ.
Если мѣнять длину волны генератора, не особенно удаляясь
отъ длины волны, воспринимаемой пріемникомъ, то можно регу-
лировать частоту біеній и тѣмъ повышать и понижать тонъ теле-
фона.
Для пріема незатухающихъ колебаній, описаннымъ спосо-
бомъ, примѣняютъ генераторъ съ лампой Раунда, описанный въ
§ 6 (дополненія). Его строятъ на очень небольшую мощность,
порядка нѣсколькихъ уаттъ и устанавливаютъ рядомъ съ пріем-
никомъ, такъ, что его вторичная цѣпь индуктивно воздѣйствуетъ
на пріемный проводъ.
Въ общемъ прі> мъ съ помощью і енератора бываетъ хорошъ,
но имѣетъ крупный недостатокъ—сложность управленія. Дѣй-
ствительно, въ этомъ случаѣ приходится не только настраивать
пріемникъ въ резонансъ съ улавливаемыми волнами, но одно-
временно мѣнять длину волны генератора, чтобы она все время
немного отличалась отъ длины волны пріемника. Поэтому, на.
практикѣ пріемъ на тиккеръ оказывается гораздо болѣе про-
стымъ и удобнымъ. Преимуществомъ же генератора является
усиленіе пріема, такъ какъ сложеніе двухъ колебаній даетъ
повышеніе амплитудъ, что замѣтно увеличиваетъ силу звука,
издаваемаго телефономъ.
Направляемое телеграфированіе.
§ 11. Общія соображенія На протяженіи всего настоящаго
курса предполагалось, что электромагнитныя волны распростра-
няются вокругъ радіосѣти отправительной станціи совершенно
одинаково во в ѣ стороны. Совершенно также предполагалось,
что и пріемная радіосьть принимаетъ волны одинаково хорошо,
по какимъ бы направленіямъ >нѣ не дошли до пріемника. Однако,
такое предположеніе не вполнѣ отвѣчаетъ дѣйствительности.
Обыкновенныя сѣти, Т- или Г-образныя. а также зонтичныя в
другія дѣйствительно принимаютъ и передаюіъ одинаково хо-
рошо по всѣмъ направленіямъ, но есть сѣти такой формы, для
которыхъ направленіе играетъ существенную роль.
Такой сѣтью является, напримѣръ, Г-образная, если гори-
зонтальная ея часть во много разъ длиннѣе вертикальной. Тогда
она преимущественно излучаетъ вдоль своей плоскости, въ сто-
рону вертикальной части, какъ показано на черт. 20. Приии-
278 —
маетъ такая сѣть наилучшимъ образомъ тоже съ той стороны,
въ которую она наилучшиыъ образомъ можетъ послать волны.
Это явленіе давно было замѣчено Маркони и онъ снабдилъ свои
береговыя трансатлантическія радіостанціи именно такими сѣтями,
чѣмъ достигъ нѣкотораго повышенія дальности дѣйствія.
Впослѣдствіи надъ вопросомъ о направленіи волнъ работали
многіе и теперь имѣется нѣсколько довольно удачно разрабо-
танныхъ схемъ, изъ которыхъ наибольшаго вниманія заслужи-
ваютъ двѣ: Телефункенъ и Беллини и Този.
§ 12. Направляющая сѣть „Телефункенъ". Она представляетъ
собой симметричную систему, расположенную въ видѣ растяну-
той буквы „М“, какъ это показано на черт. 21. Одна изъ вѣтвей
а или Ь включается въ радіостанціи къ зажиму „сѣть", а другая
къ зажиму „земля". Оказывается, что при работѣ на такую сѣть
волны распространяются, главнымъ образомъ, вдоль плоскости
сѣти и почти не распространяются въ плоскости перпендику-
лярной. Во время пріема сила звука въ телефонѣ тоже зависитъ
отъ направленія воспринимаемыхъ волнъ, именно: пріемъ бываетъ
наиболѣе сильнымъ, если направленіе проходящихъ волнъ со-
впадаетъ съ плоскостью сѣти и, наоборотъ, пріемъ оказывается
совсѣмъ слабымъ, если волны проходятъ перпендикулярно сѣти.
Если нѣсколько подобныхъ сѣтей, одинаковыхъ по своимъ
размѣрамъ, подвѣсить на одной мачтѣ по радіусамъ, то, при-
соединяя различныя пары къ отправителю или пріемнику, можно
передавать и принимать сигналы по заранѣе указаннымъ напра-
вленіямъ.
§ 13. Направляющая сѣть Беллини и Този. Сѣть Беллини и
Този устроена иначе. Она представляетъ собой комбинацію двухъ
симметричныхъ сѣтей формы незамкнутаго треугольника, под-
нятыхъ на одной мачтѣ и расположенныхъ въ перпендикуляр-
ныхъ плоскостяхъ, какъ это показано на черт. 22.
Каждая изъ этихъ сѣтей, взятая въ отдѣльности, напра-
вляетъ эл. магнитныя волны вдоль плоскости своего расположенія.
Пользованіе же комбинаціей изъ двухъ сѣтей даетъ возмож-
ность посылать волны по любому, заранѣе указанному направленію.
Достигается это слѣдующимъ образомъ. Въ каждую сѣть вводятъ
по катушкѣ Ьх и Ь2, которыя устанавливаютъ перпендикулярно
другъ другу. Внутри ихъ, на оси О, укрѣпляютъ подвижную
катушку Ь3, которую соединяютъ съ замкнутымъ контуромъ
отправителя. Если катушку Ь3 поставить въ плоскости катушки
В, и пустить въ ходъ отправитель, то въ сѣти 1,1 возникнетъ
колебательный процессъ и она начнетъ излучать волны въ на-
правленій своей плоскости. Сѣть II,II въ это же время излучать
ничего не будетъ, такъ какъ катушки Б3 и Ь2 стоятъ перпенди-
кулярно другъ къ другу и, слѣдовательно, между ними нѣтъ
— 274
индуктивнаго взаимодѣйствія. Если затѣмъ катушку Ь3 повер-
нуть и поставить въ плоскость катушки Ь>, то начнетъ работать
сѣть II,П и будетъ излучать волны вдоль своей плоскости, въ
то время какъ въ сѣти 1,1 никакого колебательнаго процесса ни
возникаетъ. Наконецъ, если къ тушку Ь3 поставить въ нѣкоторое
среднее положеніе, то она будетъ индуктировать колебанія въ
обѣихъ сѣтяхъ, и онѣ пошлютъ въ пространство волны, каждая
въ направленіи своей плоскости. При этомъ мощность излучен-
ныхъ волнъ будетъ больше для той сѣти, у которой катушка Ь3
удалена на меньшій уголъ отъ катушки или Е2.
Волны, излученныя въ пространство по двумъ направле-
ніямъ, будутъ складываться другъ съ другомъ подобно тому,
какъ складываются двѣ силы по правилу параллелограмма. Изъ
за этого въ результатѣ вся комбинація изъ двухъ сѣтей пошлетъ
волны по одному направленію, которое совпадаетъ съ плоскостью
расположенія катушки Ь3. Отсюда слѣдуетъ, что вращая ка-
тушку, можно по желанію мѣнять направленіе передачи сигна-
ловъ.
Этой же комбинаціей можно пользоваться и дая пріема по
опредѣленному направленію. Тогда катушку Ъ3 присоединяютъ
къ концамъ замкнутаго контура пріемника. Сила пріема въ дан-
номъ случаѣ будетъ зависѣть отъ положенія катушки Ь3. Когда
ея плоскость совпадаетъ съ направленіемъ проходящихъ волнъ,
то пріемъ бываетъ наиболѣе силенъ.
По мѣрѣ же удаленія плоскости катушки отъ направленія
волнъ, сила пріема падаетъ и превращается почти въ нуль,
когда катушка Ь3 станетъ перпендикулярно къ направленію
проходящихъ волнъ.