В предыдущем параграфе мы вплотную подступили к пониманию работы электродвигателя постоянного тока. Вспомним, что для непрерывного вращения рамки в магнитном поле необходимо устройство, регулирующее поступление тока каждые пол-оборота рамки (см. § 10-г). Такое устройство называется коллектором, и в простейшем случае представляет собой два металлических полукольца, закреплённых на общей оси (см. рисунок – для наглядности мы их покрасили изнутри красным и синим цветами).

Концы проволочной рамки 7 припаяны изнутри к металлическим полукольцам 1 и 5, между которыми вставлен диск из пластмассы 4, препятствующий соприкосновению полуколец. Ток подводится по проводам к упругим скользящим контактам 2 и 6. Рамка удерживается на оси 3 двумя планками из пластмассы 8 и 9.

Поскольку рамка находится в магнитном поле, при включении тока она начнёт поворачиваться. Рамка, описанная в предыдущем параграфе, останавливалась, пройдя пол-оборота. Однако рамка с коллектором будет вращаться безостановочно. Выясним, почему это происходит.

Сначала красная сторона рамки находилась около южного (S) полюса магнита, и красное полукольцо касалось контакта «+». Соответственно, ток был направлен от красного полукольца к синему. Теперь рамка повернулась и оказалась красной стороной у северного (N) полюса магнита.

Повернувшись в магнитном поле, рамка повернула и полукольца коллектора. Поскольку они жёстко прикреплены к рамке, то красное полукольцо теперь находится справа, около контакта со знаком «–». Следовательно, теперь ток направлен от синего полукольца к красному. Ещё через пол-оборота рамка вернётся в прежнее положение, и цикл повторится. Пока в рамке существует ток, благодаря коллектору она будет вращаться непрерывно. Итак, роль коллектора – каждые пол-оборота переключать направление тока в рамке на противоположное.

1. Для непрерывной работы двигателя постоянного тока требуется ...
2. Устройство, регулирующее поступление тока, ...
3. Наиболее простым коллектором могут служить ...
4. Чтобы избежать замыкания полуколец, между ними ...
5. Ток поступает к коллектору благодаря ...
6. При наличии тока в проволоке рамки ...
7. Изготовленная нами модель электродвигателя демонстрирует, что ...
8. Верхний рисунок иллюстрирует такое расположение деталей: ...
9. Это расположение приводило к тому, что ...
10. Нижний рисунок иллюстрирует момент времени, когда ...
11. Вращаясь под действием сил поля, рамка одновременно поворачивает и ...
12. Непрерывное вращение рамки происходит ...

Мы рассмотрели действующую модель электродвигателя, которую можно изготовить своими руками. Настоящие электродвигатели имеют не одну проволочную рамку, а множество проволочных витков, укреплённых на цилиндре (см. рисунок).

Поэтому количество контактов на коллекторе будет не два, а больше (на рисунке – четыре, так как есть две взаимно перпендикулярных «обмотки»). Коллектор и проволочные обмотки, закреплённые на цилиндрическом сердечнике, образуют подвижную часть электродвигателя – ротор (от лат. «рото» – вращаюсь).

Неподвижная часть электродвигателя называется статором (от лат. «статор» – стоящий). На нём закреплены магниты или электромагниты, упругие контакты (их техническое название «щётки»), клеммы, а также подшипники для облегчения вращения ротора.

Важные достоинства двигателя постоянного тока – лёгкость пуска под нагрузкой и регулировки скорости вращения. Это даёт возможность широко применять такие двигатели на транспорте (трамваи, троллейбусы), в подъёмниках и т.п. КПД большинства электродвигателей более 90%, что гораздо выше, чем КПД двигателей внутреннего сгорания (см. § 6-и).

Недостатки двигателей постоянного тока обусловлены наличием коллектора. Это искрение, сопровождаемое возникновением радиопомех, истирание (износ) коллектора и щёток, загрязнение подшипников образующейся при этом пылью. Поэтому приходится время от времени останавливать работу и ремонтировать двигатель.

13. Первая часть параграфа описывает ...
14. В отличие от рассмотренной модели электродвигателя, ...
15. Так как настоящие двигатели имеют не одну рамку, а множество обмоток, ...
16. Ротором электродвигателя постоянного тока являются ...
17. Статором электрического двигателя являются ...
18. Каково основное достоинство двигателя постоянного тока?
19. По какому параметру электродвигатели превосходят двигатели внутреннего сгорания?
20. Каковы недостатки двигателя постоянного тока?