Текст книги "Самодельные электрические и паровые двигатели"

Автор книги: Александр Абрамов

Соавторы: Павел Хлебников
сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)

Annotation

Работающие модели электродвигателей, паровых машин и паровых турбин из простейших материалов – жесть , проволка и очумелые ручки. Для среднего и старшего возраста.

А. Абрамов и П. Хлебников

Самодельные электромоторы и трансформатор

Самодельные паровые машины и котлы

Паровая турбина и котел к ней

А. Абрамов и П. Хлебников

Самодельные электрические и паровые двигатели

Государственное Издательство Детской Литературы Министерства Просвещения РСФСР Москва 1946 Ленинград

Обложка В. Буравлева

Для среднего и старшего возраста

Ответственный редактор В. Касименко.

Технический редактор Р. Кравцова.

Самодельные электромоторы и трансформатор

Замечательные свойства электромагнитов

В 1826 году английский учитель физики Вильям Стерджон вставил в катушку изолированной медной проволоки железный прут и был поражен, каким мощным магнитом становится прут, когда по проволоке идет ток. Вы знаете, наверное, что если прикоснуться каким-нибудь магнитом к стальной игле, она тоже становится магнитом. И после того, как вы отведете магнит от иглы, она не теряет магнитных свойств. А железо ведет себя иначе. Если отнимешь магнит от гвоздя, он «размагничивается». Стерджон заметил, что железный прут действует как магнит только то время, пока по проволоке катушки идет ток. Это было открытие огромной важности. Разве можно представить себе современную промышленность без электромагнитов? Это так же невозможно, как представить нашу жизнь без электрических лампочек.

Христиан Пфафф, профессор медицины, физики и химии, очень образованный человек, был как-то в Лондоне. Там он увидел небольшой электромагнит, сделанный Стерджоном. Пфафф пришел в восторг. «Дивишься, как чуду, – писал он, – когда видишь, что в то мгновение, когда проволока замыкает гальваническую цепь и ток начинает итти, якорь, отягченный грузом в восемь фунтов и более, притягивается даже с расстояния и столь же мгновенно отпадает, когда цепь размыкается».

Гальванической цепью Пфафф называл батарею элементов, и по сей день называемых гальваническими – в честь итальянского ученого Гальвани. И три маленьких элемента в батарейке для карманного фонаря тоже называются гальваническими элементами.

Рис. 1. Опыт с электромагнитом.

Притяжению восьми фунтов удивлялся Пфафф! А что сказать о теперешних электромагнитах, которые тянут с неслыханной силой? О магнитах, которые держат тысячи килограммов!

Вот попробуйте, сделайте себе небольшой электромагнит, и хоть вы живете на сто лет позже Пфаффа, работа электромагнита удивит вас не меньше.

Достаньте старый железный болт длиной примерно 10 см и диаметром 10 мм. Намотайте на него на длине 5—6 см медную изолированную проволоку диаметром 0,4—0,5 мм. Мотать нужно плотно, виток к витку, сначала один ряд, на «его второй, сверху третий, пока не намотаете 200—250 витков. Пойдет на это около 10 м проволоки.

Концы обмотки очистьте от изоляции и присоедините к пластинкам карманной батарейки. Испытайте, какой вес может удержать ваш самодельный электромагнит (рис. 1). Вы удивитесь, когда взвесите груз, который держит ваш электромагнит. Правда, недолго работает батарейка: ток в обмотке электромагнита для нее чересчур большая нагрузка. Имея электромагнит и батарейку, вы сможете проделать множество очень интересных опытов.

Все-таки удивительное дело: как только по проволоке проходит ток, болт становится магнитом и к нему подскакивают со стола легкие железные и стальные предметы.

Значит, что-то происходит вокруг магнита. Конечно, что-то происходит, и нетрудно даже увидеть, что именно.

Напилите побольше железных опилок и просейте их через мелкое сито. Положите на стол обыкновенный подковообразный магнит, накройте его листком плотной белой бумаги и посыпьте бумагу опилками. Ничего особенного не замечаете? Постучите по бумаге пальцем, чтобы опилкам легче было передвигаться по ней, и вы увидите, что опилки составят какие-то ясно различимые цепочки. Тут не может быть никакого сомнения: тонкие цепочки опилок соединили полюсы магнита. И вокруг магнита опилки расположились в определенном порядке. Они поместились плотнее у полюсов, а чем дальше, тем менее плотно (рис. 2). Физики назвали пространство вокруг магнита магнитным полем, а линии, по которым располагаются опилки, – силовыми линиями магнитного поля. Это знаменитый английский ученый Майкл Фарадей больше ста лет назад предложил пользоваться опилками, чтобы сделать „видимыми“ силовые линии магнитного поля.

С помощью железных опилок вы можете увидеть, что происходит с магнитным полем, когда к полюсам магнита приближается железный предмет. Подложите под бумагу к полюсам магнита небольшой железный ключик, постучите по бумаге – и вы увидите, что опилки быстро перестроятся в новую фигуру. Они сгустятся вокруг ключика, загнутся к нему: магнит притягивает (рис. 3).

Рис. 2. Магнитное поле подковообразного магнита.

Рис. 3. Магнит притягивает ключик.

Рис. 4. Магнит стремится повернуть стержень.

А попробуйте положите перед полюсами подковы небольшой намагниченный стержень и постучите по бумаге. Если около северного полюса подковообразного магнита оказался северный полюс стержня, цепочки опилок очень интересно перестроятся. От северного полюса подковообразного магнита линии поля загнутся, обойдут северный полюс стержня и пойдут к его южному полюсу. Они „не хотят“ соединяться с северным полюсом стержня.

Зато к этому полюсу стержня пойдут почти прямые линии от южного полюса подковы (рис. 4). Разноименные полюсы притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются. Не будь трения, стержень повернулся бы.

Но идут ли линии поля вокруг магнита во все стороны? Можете проверить. Укрепите магнит на столе полюсами кверху. Покройте полюсы листком бумаги, насыпьте опилки и постучите по бумаге. Снова опилки образуют цепочки и покажут расположение силовых линий поля. Значит, и вдоль и поперек вокруг магнита идут линии поля, значит, наверняка идут они во -все стороны. Это тоже можно проверить. Укрепите магнит над столом на подставке полюсами вниз. Вырежьте из плотной бумаги маленькую лопаточку, наберите ею немного опилок и поднесите к полюсам магнита. Опилки подскочат и пристанут к магниту. Поднесите еще несколько порций опилок, и на полюсах магнита повиснет „беседка“, только „крышей“ вниз (рис. 5).

Цепочки опилок в этой „беседке“ расположатся точно так же, как располагались раньше, – вдоль и поперек магнита, только сейчас они идут во все стороны вокруг полюсов.

Для этого опыта нужен сильный магнит.

Пользуясь свойством электромагнита размагничиваться, как только выключается ток, можно получить непрерывное вращение железного стержня около полюсов – сделать электромотор.

Рис. 5. „Беседка“ из опилок.

Мотор из двух винтов с простым якорем

Возьмите большой железный шуруп, намотайте на него 300 витков изолированной медной проволоки диаметром 0,2—0,25 мм и вверните в деревяшку. Вырежьте из жести от консервной банки десяток полосок, проколите их все посредине и наденьте на вязальную спицу. Чтобы полоски не расходились веером, оберните концы тоже жестяными, полосками.

Получится якорь.

Спицу-ось с якорем поставьте около шурупа (рис. 6) так, чтобы якорь проходил над ним как можно ближе. Теперь, если в обмотку пустить ток, винт намагнитится у притянет якорь. В этот момент ток надо выключить, но якорь не остановится: он с разгона проскочит дальше, потому что винт размагнитился и больше не притягивает якоря. Когда якорь будет приближаться к винту другим концом, снова включите ток. Электромагнит опять дернет к.себе якорь, но вы опять выключите ток, якорь снова проскочит над винтом и будет вращаться все время, пока вы будете включать и выключать ток.

Конечно, включать ток руками неудобно. Да и какой это мотор, если нужно все время около него стоять и прикасаться к нему проволокой! Надо так придумать, чтобы ток сам прерывался, когда это нужно. И держать ось пальцами не годится. Нужно устроить рамку в виде буквы П, в которой стояла бы ось.

Рис. 6. Первый опыт вращения якоря.

Так можно соорудить мотор. Но лучше сделать его посильнее: добавить еще один винт с обмоткой. Тогда при включении тока винты-электромагниты будут тянуть якорь сразу за оба конца. При этом лучше поставить не два отдельных винта, а соединить их внизу жестяными полосками, чтобы получился подковообразный электромагнит.

Наш мотор (рис. 7) можно быстро сделать.

Из толстой фанеры или дощечки толщиной 0,5 см выпилите основание мотора – кружок диаметром 8 см.

Подберите два шурупа длиной по 4 см с плоскими головками.

Шурупы лучше взять толстые, диаметром примерно 4—6 мм. Если достанете длиннее, придется только удлинить стойки рамки, в которой держится ось. Палочки– стойки должны быть на 1,5 см выше концов винтов, ввернутых в дощечку. Их нужно хорошо укрепить. Выдолбите в основании два отверстия, промажьте внутри клеем и заколотите палочки (рис. 8).

Из жести вырежьте полоску длиной 9 см и шириной поменьше сантиметра (7—8 мм). Это будет перекладина для оси, или, как ее называют, „подшипник“. Загните полоску одинаково с обоих концов. Она должна плотно входить между палочками.

Вырежьте из жести еще две полоски шириной 1 см и длиной 4—5 см. Вставьте подшипник на место и оберните заготовленными полосками концы палочек. На рисунке 8 показано, как это нужно сделать. Там видно, что концы полоски подшипника загибаются кверху и не дают .разматываться тем полоскам, которые прикрепляют его к палочкам. При таком устройстве подшипник можно снимать, а это очень важно.

Рис. 7. Фото. Простейший электромотор.

Для оси -подберите вязальную спицу или жесткую проволоку. Можете взять обрезок велосипедной спицы, но вязальная удобнее: у нее острый конец. Точно в центре подшипника пробейте гвоздем или шилом отверстие, в которое будет вставляться ось. Отверстие должно быть таким, чтобы ось в нем вращалась легко, но не болталась.

Во всяком моторе есть две части: одна неподвижная, ее называют статор, другая вращающаяся – ротор. В нашем моторе статор – это дощечка с палочками, подшипником и электромагнитом, а ротор – ось с полосками и прерывателем тока.

Полоски ротора вырежьте из жести. Их должно быть десять штук. Длина полоски – 4,5 см, ширина—1,5 см. В центре каждой полоски пробейте отверстие по толщине оси. Когда пробьете, с одной стороны выйдет гладко, а с другой стороны, у краев отверстия, получатся зазубрины – заусенцы. Их надо убрать. Положите полоску на кусок железа заусенцами кверху и расплющите их молотком. Полоска станет гладкой, но отверстие уменьшится. Тогда снова пробейте его гвоздиком и опять расплющите. Повторите это несколько раз.

Заусенцев не будет, отверстие станет таким, что полоска туго наденется на ось. Соберите их все на оси и потуже оберните концы ниткой, проволокой или узенькими полосками жести.

Можете браться за самую трудную часть мотора – электромагнит.

Рис. 8. Изготовление подшипника.

Рис. 9. Так должны стоять шурупы под якорем. Здесь же видна форма соединительных полосок.

Прежде всего наметьте на дощечке-основании места винтов. Головки винтов должны быть как раз под концами полосок ротора (рис. 9). Когда наметили места винтов, нарежьте из жести десять полосок шириной 1,5 сж и длиной 5 см. В этих полосках нужно сделать вырезы по концам так, чтобы в них туго проходили винты. Глубину вырезов подсчитайте сами. Посмотрите на рисунок 9, как лежат эти полоски, и тогда все будет понятно.

Отметьте на винтах, сколько остается места для обмотки, выверните винты и оклейте их одним-двумя слоями бумаги. Оклеивать нужно только там, где будет обмотка.

Если винты нужной вам длины оказались тонкими, придется до оклейки бумагой обмотать их жестяными лентами до толщины 6-8 мм.

Вырежьте из картона четыре кружка диаметром по 1,5 см, прорежьте в них отверстия, наденьте на винты и приклейте. Получатся катушки, на которые удобно наматывать проволоку.

Проволока для электротехнических приборов бывает разных диаметров, из разных материалов, но чаще всего изготовляется из меди. Она имеет такие обозначения: ПБр, ПБД, ПИЮ, ПШД, ПЭ, ПЗБО и другие. Эти обозначения легко расшифровать. Буква П всегда значит – проволока; буква Б указывает, что проволока изолирована (обмотана) бумажной ниткой, а буква Ш – шелковой ниткой. Если стоит буква О, значит один ряд ниток в изоляции, а если буква Д—два ряда ниток, один на другом. Буква Э обозначает, что проволока покрыта эмалью – эмалирована. Марка ПБД – это проволока, изолированная бумажными нитками в два ряда. Такая комбинация, как ПЭБО, обозначает: проволока эмалированная, сверху изолированная бумажной ниткой в один ряд. Так легко разобрать любое обозначение.

Для обмотки электромагнитов все равно, какой сорт проволоки взять, лишь бы она была изолированной и не толще чем 0,3 мм; можно взять 0,2 мм или 0,25 мм. Диаметр проволоки считается без изоляции.

Рис. 10. „Скамеечка“ привязывается двумя полосками жести.

На каждый винт нужно намотать по 250—300 витков проволоки, аккуратно, виток к витку. -Конец обмотки завяжите ниткой, иначе проволока распустится.

Обмотанные винты можно ввернуть в основание, но сначала нужно еще сделать маленькое приспособление, для того чтобы ось правильно вращалась.

Вырежьте из жести полоску шириной 1,5 см и длиной 4 см. Изогните ее в „скамеечку“ и привяжите полосками жести или проволокой к пластинкам электромагнита (рис. 10). В центре „скамеечки“ проделайте отверстие по диаметру оси и поставьте все части на места.

Вверните винты и отрегулируйте положение полосок ротора на оси. Они должны проходить на расстоянии 1– 2 мм от головок винтов.

Чем меньше будет расстояние между полосками ротора и головками винтов, тем сильнее будет тянуть электромагнит, тем лучше, значит, будет работать мотор. Но очень близко подводить ротор тоже нельзя: в момент включения тока электромагнит так сильно притягивает полоски, что они изгибаются и задевают за головки винтов.

Когда после нескольких опытов подберете наилучшее расстояние между полосками и электромагнитом, закрепите якорь на оси.

Очистьте от изоляции кусок звонковой проволоки и намотайте на ось над полосками. Намотайте столько, чтобы ось можно было немного приподнять.

Остается только изготовить прерыватель тока. Как его сделать, видно на рисунке 11. Это просто проволочная рамка, прикрученная к оси.

Рис. 11. Под якорем прикручивается проволочная рамка прерывателя.

Собственно прерыватель состоит из двух частей: рамки на оси и пружинки, укрепленной в стойке подшипника.

Поставьте ротор на место и в одной из стоек, как ра& напротив рамки прерывателя, просверлите шилом отверстие. Шило лучше брать не круглое, а граненое – оно очень хорошо сверлит. Сверните из проволоки пружинку_г вставьте в отверстие стойки и закрепите спичкой. Понятно, что рамка и пружинка изготовляются из проволоки без изоляции.

Тот конец пружинки, который входит внутрь ротора, нужно изогнуть таким образом, чтобы он касался рамки только тогда, когда нужно включить ток. Поставьте полоски ротора точно между винтами (рис. 12, слева). В этом положении пружинка должна прикасаться к рамке. Когда полоски находятся как раз над винтами, рамка проходит, не касаясь пружинки (рис. 12, справа). Постарайтесь изогнуть пружинку очень точно – от этого зависит, хороша или плохо будет работать мотор.

Когда все хорошо отрегулируете, можете начать испытания. Сначала попробуйте, как работает мотор с одним включенным винтом, а потом добавьте второй – сразу трудно правильно присоединить оба.

Нам нужно получить соединение обмотки винта с рамкой прерывателя, но к нему или к оси присоединить проволоку нельзя: ведь они вращаются. Можно сделать иначе. Если ось стоит на полосках электромагнита статора и касается „скамеечки“, достаточно присоединить к ним провод, и ток попадет в рамку. Очистьте от изоляции один конец обмотки винта и плотно вставьте в щель между полосками электромагнита.

Другой конец обмотки, тоже без изоляции, присоедините к какой-нибудь пластинке батарейки карманного фонарика. К тому концу пружинки прерывателя, который выходит снаружи стойки, -прикрутите кусок проволоки и присоедините ее другим концом ко второй пластинке батарейки (рис. 13).

Рис. 12. Слева – пружинка касается рамки, справа – отошла от нее.

Поверните рукой ось, и ротор должен сразу быстро завертеться. Если он не идет, внимательно проверьте, все ли правильно сделано: верно ли стоит рамка на оси, нет ли где-нибудь обрыва проволоки. Мотор обязательно должен работать.

Когда наладите и подрегулируете пружинку, можете включить обмотку второго винта. Тот провод, который шел от обмотки первого винта к полоскам электромагнита у „скамеечки“, отсоедините и прикрутите к одному из концов обмотки второго винта. Другой конец обмотки первого винта так и оставьте присоединенным к пластинке батарейки.

Свободный конец обмотки второго винта присоедините к пластинкам статора около „скамеечки“ (рис. 14, слева). Если мотор стал много лучше работать, значит обмотка второго винта включена правильно. Если совсем перестал работать, это не страшно, нужно только изменить присоединение концов обмотки. Тот провод обмотки второго винта,, что шел к пластинкам статора, прикрутите к проводу обмотки первого винта, а тот, который был прикручен к этому проводу, присоедините к пластинкам статора – мотор сразу зажужжит (рис. 14, справа). Смажьте ось маслом в тех местах, где она трется, и мотор пойдет еще лучше.

Рис. 13. Присоединение батарейки к мотору.

Рис. 14. Два способа включения обмотки второго винта.

Вместо батарейки можете пускать мотор от сети городского тока – он будет лучше работать. Но, конечно, прямо в сеть включать нельзя: проволока раскалится, на ней обуглится изоляция, затем проволока совсем расплавится, могут перегореть предохранители в квартире, будет много неприятностей.'Нужно понизить напряжение. Есть специальные трансформаторы для звонков. Они так и называются „звонковые“. Эти трансформаторы понижают напряжение городской сети со 120 вольт до 3, 5 и 8 вольт.

С обеих сторон этих трансформаторов выпущены винты. Там, где два винта, нужно присоединить шнур с вилкой на конце. Вилка включается в штепсель, и тогда с другой стороны, где выступают три винта, можно присоединять мотор.

На рисунке 15 показано, как включать трансформатор, между какими винтами у него 3, 5 и 8 вольт и как мотор присоединяется на 8 вольт. Там, где выступают три винта, напряжение так невелико, что до винтов трансформатора и других оголенных мест можно спокойно дотрагиваться: ток не „ударит“. -Конечно, к винтам, к которым подведено напряжение в 120 вольт, дотрагиваться пи в коем случае нельзя.

Не найдете звонкового трансформатора, можете взять те, которые ставят к выпрямителям радиоприемников для накала нитей ламп, или сделать, себе специальный, по описанию в этой книге. Он будет работать еще лучше.

Наш первый мотор получился слабеньким. Это потому, что ток по обмоткам электромагнита протекает не все время: четверть оборота ротор включен,, четверть оборота выключен, потом опять четверть оборота, чтобы включйть, четверть оборота, ч^обы выключить. Он работает только двумя толчками в течение одного оборота. От этого недостатка нетрудно избавиться.

Мотор из двух винтов с обмоткой на якоре

При постройке мотора можно использовать замечательное свойство магнитов притягиваться разноименными полюсами и отталкиваться – одноименными. Попробуйте свести одноименными полюсами два подковообразных магнита, наложите на них листок бумаги и с помощью железных опилок посмотрите силовые линии магнитного поля. Вы увидите, как расходятся друг от друга линии поля одноименных полюсов (рис. 16). Теперь сведите магниты разноименными полюсами и посмотрите, как тянутся линии поля от полюса к полюсу.

Рис. 15, Включение электромотора от трансформатора „Гном“.

Второй мотор можете сделать почти так, как первый, нужно только добавить обмотку на полоски ротора. Этот мотор показан на рисунке 17.

В первом моторе у нас только электромагнит статора тянул к себе полоски, а здесь и они еще намагничиваются током и поэтому гораздо сильнее притягиваются магнитом статора. Получается гораздо лучше.

Второй мотор должен так работать: ток проходит по обмоткам подковообразного электромагнита статора и по обмотке электромагнита ротора; ротор намагничивается так, что, скажем, ближайший к нам полюс его (рис. 18, вверху) становится северным, дальний – южным, а в это время правый полюс магнита статора тоже становится северным, а левый – южным.

Рис. 16. Одноименные полюсы магнитов отталкиваются друг от друга.

Рис. 17. Мотор с обмоткой на якоре.

Получится очень хорошо: левый, южный полюс статора оттолкнет дальний, тоже южный полюс ротора и потянет к себе ближайший, северный полюс; а правый полюс статора, наоборот, потянет к себе дальний полюс ротора и оттолкнет ближний. Значит, все четыре полюса вместе заставят ротор быстро повернуться. В тот момент, когда полюсы ротора станут над винтами, нужно мгновенно перемагнитить ротор (рис. 18, в середине).

Дело в том, что головки винтов становятся северными или южными полюсами в зависимости от того, в какую сторону протекает ток по обмоткам винтов. Если посмотреть на полюс магнита сверху и если при этом ток протекает по направлению вращения часовой стрелки (рис. 19, вверху), то этот долгое всегда становится южным, а если ток идет против часовой стрелки, полюс становится северным. Поэтому полюсы подковообразных магнитов всегда обматываются в разные стороны. Но можно, не меняя направления обмотки, намагнитить полюсы наоборот: северный сделать южным, а южный – северным. Это очень просто: нужно поменять присоединение концов обмотки к батарейке (рис. 19, внизу).

Рис. 18. Три положения якоря над винтами.

Рис. 19. Полюсы электромагнита перемагничиваются при изменении направления тока.

Так вот, если в тот момент, когда полюсы ротора станут над полюсами статора, переключить концы обмотки ротора, он перемагнитится. Одноименные полюсы' ротора и статора окажутся вместе, снова станут отталкиваться друг от друга, и вращение ротора не прекратится (рис. 18, внизу). Ротор будет продолжать двигаться в ту же сторону, а не пойдет обратно, потому что он успел немного разогнаться, и концы его обязательно проскочат над винтами дальше. Если каждый раз, когда полюсы ротора будут проходить над винтами, перемагничивать их, мотор будет работать.

Примерно так же был устроен самый первый в мире электромотор, изобретенный русским ученым Якоби. Больше ста лет назад, в ноябре 1834 года, он построил мотор, показанный на рисунке 20. Только ось ротора была не вертикальной, как у нас, а горизонтальной, и магнитов было не два, а восемь – по четыре подковообразных на статоре и на роторе. Свой мотор Якоби установил в 1838 году на большой десятивесельной шлюпке и – тоже впервые в истории – поплыл с электрическим двигателем по реке Неве. Двенадцать пассажиров помещались в шлюпке. Батарея в,320 элементов давала ток мотору.

Рис. 20. Старинный рисунок мотора Якоби.

Наша конструкция хоть гораздо проще, но работает хорошо. Можете изготовить этот мотор так же, как и первый. Добавить нужно только обмотку .на якорь, сделать другой подшипник, уже не прерыватель, а так называемый коллектор, и пружинки – щетки. Ведь тут надо не прерывать ток, а переключать концы обмоток якоря. Это и делает коллектор, а как – дальше разберетесь.

В этом моторе ток включен без перерывов, все время. Благодаря этому мотор получается -гораздо сильнее первого, а поэтому перекладина-подшипник должна быть попрочнее. Она может быть жестяной, но чтобы не гнулась, сделайте, как на краях ведер: подложите с боков проволоку толщиной примерно 2 мм, и загните жесть (рис. 21). Проволока закладывается в виде двух П, сходящихся „ножками“.

При этом удобно надевать подшипник: вытяните немного проволоку, наденьте на стойки и вдавите обратно—проволока войдет в канавки стоек, и подшипник окажется крепко установленным.

Длину обмотки якоря рассчитайте так, чтобы она поместилась между катушками статора. Не забудьте сначала оклеить якорь бумагой, затем приклейте с обеих сторон картонные „щеки“ и лишь тогда обматывайте. „Щеки“ поставьте так, -чтобы они свободно проходили между катушками статора, и тогда будете спокойны, что не намотаете дальше, чем нужно. Концы якоря оберните полосками жести.

Проволока нужна диаметром 0,3 мм. Обмотку начните с середины, от того места, где проходит ось. Намотайте аккуратно, виток к витку, один ряд проволоки до „щеки“, не разрывая проволоки, намотайте сверху второй ряд в том же направлении обратно до середины; затем третий ряд и обратно четвертый (рис. 22). Не обрывая проволоки, в том же направлении обмотайте другую половину якоря и завяжите конец, чтобы обмотка не разошлась.

На каждую половину якоря должно улечься по 120-130 -витков (всего около 12 м провода на всю обмотку).

Рис. 21. Конструкция подшипника.

Рис. 22, Обмотка якоря.

На винты статора намотайте по 200 витков такой же проволоки.

Для коллектора нужно изготовить правильный цилиндрик с отверстием в центре точно по толщине оси. Мы перепробовали много способов: брали кусочек карандаша и выталкивали из него графит, пробовали выстрогать палочку, просверлить отверстие для оси, – все плохо получается. Легко сделать правильную палочку на токарном станке, а без него – никак. Лучше всего выходит цилиндрик из... бумаги.

Нарежьте из старого чертежа несколько полосок шириной 2 см. Приготовьте жидкий столярный клей или хороший конторский и наматывайте бумагу на ось, все время смазывая ее клеем. Старайтесь мотать плотно, а о краях не заботьтесь – пусть получатся неровными, потом обрежете. Когда кончится одна лента, вторую не накладывайте на конец первой, а приклейте встык, иначе получится бугорок. Намотайте цилиндрик диаметром примерно 1 см, оборвите ленту, обвяжите цилиндрик ниткой и положите высохнуть. Когда он высохнет, обрежьте острым ножом с обоих концов. Длина цилиндрика должна быть равна 1 см.

На цилиндрике нужно сделать две обкладки. Хорошо, если достанете для них тонкую латунь. Попробуйте раздобыть кусочек старой, так называемой бергмановской трубки, в которой часто помещают проводку к электромоторам или осветительную проводку. В крайнем случае можете взять кусочки жести.

Рис. 23. Изготовление коллектора.

Измерьте ниткой длину окружности цилиндрика, разделите пополам и вырежьте две обкладки шириной чуть меньше подсчитанной. Длина обкладки должна быть такой же, как длина цилиндрика. Обкладки похожи на лопаты (рис. 23, слева); к их ручкам присоединятся потом провода.

Готовые обкладки должны плотно прилегать к цилиндрику. Согните их и привяжите ниткой с клеем к цилиндрику то^ино одну против другой. Между обкладками должны остаться узенькие щели. Если где-нибудь обкладки коллектора касаются * одна другой, мотор совсем не будет работать, а присоединенная батарейка испортится.

Вот и готов коллектор. Наденьте его на ось и прикрутите к ручкам очищенные от изоляции концы обмотки якоря (все равно, какой конец к какой ручке).

Теперь можете собрать весь мотор и изготовить щетки. Их лучше всего делать так, как показано на рисунке 24, внизу. Они простые и пружинят хорошо.

Изогните их из медной проволоки диаметром примерно 1 мм.

Для удобного присоединения к мотору проводов сделайте по рисунку 24 (вверху) пружинящие клеммы. Их конструкция понятна по рисункам. Лучше всего, если достанете пружинящую латунь; можно использовать жесть.

Остается теперь правильно установить коллектор и присоединить концы обмоток статора.

Рис. 24. Пружинная клемма (вверху – развертка, ниже – готовая клемма) и щетка.

Рис. 25. При вращении якоря коллектор переключает ток.

Задача коллектора – переключать ток в обмотке якоря. К обкладкам коллектора присоединены концы обмотки якоря, а к щеткам подводится ток. На рисунке 25 видно, что получается при вращении. Как только якорь становится над винтами, щетки переходят с одной обкладки на другую (рис. 25, внизу слева). Значит, направление тока в обмотке якоря меняется и он перемагничивается.

Ясно, что коллектор должен быть установлен так, чтобы как раз тогда, когда якорь станет над винтами, щетки перешли ца другие обкладки. Тут надо очень внимательно все сделать: небольшая неправильность установки коллектора сильно ухудшает работу мотора.

Концы щеток присоединяются к клеммам. Они просто зажаты под ними. К клеммам же присоединяются и концы обмоток -статора. Можете сначала попробовать работу мотора, включив обмотку одного винта, а затем второго, как делали в первом моторе. Можете сразу соединить обмотки обоих винтов, рассчитав, чтобы направление тока в обмотках было разным (рис. 26).

Если оба винта обмотаны в одну и ту же сторону, их легко включать. Начала обмоток обоих винтов присоедините к клеммам, а концы обмоток соедините вместе. Можете наоборот: концы обмоток присоединить к клеммам, я начала – между собой. Это все равно.

Рис. 26. Слева – включена обмотка одного винта, справа – включены обе обмотки.

Когда все сделаете, проверьте; не торопитесь – в спешке легко ошибиться. Приключите батарейку, и ротор сразу сам сдвинется с места и пойдет все быстрее и быстрее. Этим мотором можете приводить в движение самодельные механизмы. Включите его от хорошего, сильного трансформатора или от трех-четырех больших элементов, и он будет приводить в движение разные модели, сделанные из „конструктора“.

Мотор такого же типа можно сделать по-другому.

Еще один мотор с вертикальной осью

Посмотрите на любую машину, на любое инженерное сооружение – автомобиль, мост, самолет – или даже на такие простые вещи, как ведро, чайник, ложку. Многие части их очень интересно сделаны. Вы скажете: „Конечно, в самолете, автомобиле есть много интересных частей, а где же им быть в ложке или чайнике?“ И там они есть, только их не замечают.

При изготовлении всякой вещи перед инженером стоит задача сделать ее как можно проще, но прочной и легкой. Прочность и легкость всегда „воюют“ между собой. Сделать, скажем, ложку толстой – получится она крепкой, но тяжелой: много металла пойдет на нее; сделать ее тонкой – весить она будет немного, но зато гнуться будет легко.

Кажется, эти две задачи никак) нельзя решить одновременно, но техники всегда стараются сделать все, что можно. А можно многое сделать.

Рис. 27. Ручка ложки профилирована.

Посмотрите на тонкую алюминиевую ложку (рис. 27); видите, вдоль ручки ее идет канавка; ручка сделана выпуклой как будто для того, чтобы казалась толстой. На самом деле это совсем не для того. Если сделать ручку ложки не выпуклой, а плоской, ложка никуда не будет годиться. Захотите вы ею набрать густое -варенье из банки – она выгнется дугой; захотите есть пудинг такой ложкой, измучаетесь; только сахар в чае размешаете ею да кисель жидкий съедите. Нет, скажете вы, не нужна мне такая ложка, дайте покрепче. А из того же количества алюминия можно сделать прочную ложку: нужно только прогнуть вдоль ручки канавку, сделать ее выпуклой. Оказывается,^ изогнутый, как говорят инженеры – профилированный, материал при одном и том же весе гораздо прочнее плоского.