первый в мире электроход академика Б. С. Якоби (1838)

См. на http://rusdarpa.ru/?p=121


Хотя в начале своей работы Якоби еще не вполне представлял себе сущность электромагнитных явлений, наблюдаемых в процессе работы двигателя, «магнитный аппарат Якоби» был лучшей конструкцией электродвигателя. Несмотря на его недостатки и малую мощность, именно на этот двигатель возлагались большие надежды в отношении возможности его использования для механизации производственных процессов на транспорте. После обнародования Б.С.Якоби результатов, к проблеме создания электродвигателя для промышленных целей обратились многие зарубежные изобретатели. Однако путь к высокоэкономичному и мощному двигателю оказался намного длиннее, чем представлялось Якоби и его современникам.
Немного истории. Впервые, принцип преобразования электрической энергии в механическую электромагнитным полем был продемонстрирован в 1821 году британским учёным Майклом Фарадеем. В последующем, многие ученые и изобретатели пытались создать электродвигатель пригодный для производственных нужд. Они пытались заставить железный сердечник двигаться в поле электромагнита возвратно-поступательно, то есть так, как движется поршень в цилиндре паровой машины.
Российский ученый, будущий академик Борис Семёнович Якоби в ходе анализа процессов, происходящих при применении электромагнетизма для получения механической работы, выявить нерациональность конструкции электродвигателя с возвратно-поступательным движением. Двигатели с прямолинейным перемещением движущихся частей также не могли удовлетворить потребности практики в силу обнаруженного Якоби явления изменения магнитных свойств в результате толчков и сотрясений.
Выход из этого положения Борис Семёнович видел в применении конструкции, допускающей непрерывное движение – вращение. Он первым пришел к идее создания электродвигателя с вращательным движением и впервые теоретически доказал преимущество такого электродвигателя.
В 1834 г. такой электрический двигатель Якоби был создан. Он состоял из двух дисков, на каждом из которых перпендикулярно поверхности на одинаковом расстоянии друг от друга были закреплены по 8 стержней мягкого железа длиной примерно 20.3 см и толщиной 2.54 см. Один из дисков оставался неподвижен, другой вращался относительно своего центра, при этом группа закреплённых на нём стержней перемещалась относительно неподвижных стержней на близком расстоянии. Все стержни-электромагниты были обмотаны медной проволокой длиной около 97.5 м и толщиной 3.2 мм, концы обмоток были соединены с гальванической батареей. Для обеспечения равномерного вращения диска Якоби разработал оригинальную конструкцию коммутатора, изменяющего полярность 8 раз за один оборот. Диск при этом вращался со скоростью 80 – 120 об/мин. Мощность двигателя была невелика и составляла примерно 15 Вт.
Электродвигатель 1834 г. был лишь первым шагом на пути к желаемому результату, но идеи, заложенные в нём, оказались исключительно плодотворными для развития электротехники в целом. В своей конструкции Якоби впервые отказался от использования постоянных магнитов и предложил оригинальную конструкцию коммутатора. В отличии от коромысла Ампера, использовавшего ртуть для обеспечения прочного контакта, в коммутаторе Якоби контакт осуществлялся непосредственно трущимися металлическими поверхностями, что было новым словом в практике создания электродвигателей.
Коммутатор двигателя Якоби состоял из четырёх медных дисков, которые попарно соединены медными трубками и закреплены на оси посредством втулки из изолирующего материала. Боковая поверхность дисков разделена на 8 равных частей, 4 из которых представляют собой деревянные пластинки, врезанные в тело диск так, что боковая поверхность остаётся ровной. По ней при вращении скользят медные щетки и , короткое плечо которых опущено в ёмкость с ртутью они попарно соединены друг с другом и с гальванической батареей. К дискам коммутатора подключены обмотки и электромагнитов подвижного диска электромотора. Диски коммутатора насажены на вал электродвигателя и вращаются вместе с ним. Каждая щетка, скользя по боковой поверхности диска, производит последовательное замыкание и размыкание электрической цепи в зависимости от того, на проводящую или непроводящую часть поверхности она попадает. Это устройство обеспечивает автоматическое переключение полюсов магнита и равномерное вращение вала электромотора. Удобство использования коммутатора Якоби было очевидно в сравнении с любыми ртутными коммутаторами типа коромысла Ампера.

Ссылки: