Лаборатория юного физика

Для обмотки статора понадобится изолированный провод диаметром 0,5–0,6 мм. Каркасы катушек склейте из тонкого картона по рисунку 40. Размер гильзы нужен такой, чтобы она надевалась на полюс статора при вынутом полюсном башмаке. Заготовьте кусок провода длиной 3 м. Оставив 10-сантиметровый выводной конец, привяжите суровой ниткой начало обмотки к корпусу и мотайте в слой, ряд за рядом, пока не намотаете все 3 м. Конец обмотки также закрепите суровой ниткой, оставив вывод длиной 10 см. Таким же образом заготовьте и остальные три катушки статора. Все их нужно мотать в одну и ту же сторону.
Наденьте все катушки на полюсы статора началом обмотки к кольцу и вдвиньте на места полюсные башмаки. Якорь оберните поверх полюсов тремя оборотами бумажной ленты и вдвиньте внутрь статора. Отрегулируйте положение полюсных башмаков статора так, чтобы все они плотно прилегали к обертке якоря.
В переднюю крестовину вставьте штепсельное гнездо и наденьте на него щеткодержатель со щетками, как показано на рисунке 40. Из голой медной проволоки диаметром 0,5–0,6 мм сверните на валу двигателя спиральку в три-четыре витка и введите ее вместе с валом в канал штепсельного гнезда. Проверьте, как вращается вал в этом подшипнике. Если он слишком зажат, подберите проволоку потоньше, если болтается, — потолще. Заложите в штепсельное гнездо подобранную спиральку.
Наденьте на вал со стороны коллектора две металлические шайбочки. Установите крестовину со щеткодержателем и подогните ножки так, чтобы шайбочки не были зажаты, когда якорь стоит точно внутри полюсов статора. В таком положении привинтите крестовину. С противоположной стороны навейте на вал тугую спираль из проволоки. Она должна кончаться, не доходя 1–2 мм до задней крышки.
Подшипник задней крышки сверните на валу из четырех-пяти витков голой медной проволоки того же диаметра, какой шел для переднего подшипника. Осторожно закрепив спираль пайкой, впаяйте ее внутрь отверстия в задней крестовине. Делать это удобнее всего, установив крестовину на место и закрепив ее гайками. Поставьте ножки крестовины так, чтобы вал якоря, зажатого в статоре двигателя, проходил через центр отверстия в ней. Натрите вал графитом от мягкого карандаша, наденьте на него заготовленный подшипник и припаяйте его к крышке. Графит не даст припою пристать к валу.
Вытянув бумажную ленту из зазора, проверьте, легко ли вращается якорь и не цепляет ли он за башмаки статора. Чем тщательнее отцентрируете якорь, тем лучше будет работать ваш двигатель.
Выполните все электрические соединения по схеме (рис. 40). Обмотки статора можно соединять по любому из трех вариантов, показанных на том же рисунке. Выбор варианта зависит от напряжения источника питания. При напряжении 4–5 в постоянного или 6 в переменного тока применяется смешанное соединение полюсных обмоток, при более низком напряжении — параллельное, при более высоком — последовательное.
Еще раз проверьте вращение двигателя от руки и приступайте к испытанию его на пониженном напряжении. Если двигатель питается от батарей, включите сначала меньшее число элементов, если от трансформатора, возьмите отвод с более низким напряжением.
Если двигатель стучит, дребезжит и т. п., остановите его и проверьте, не цепляют ли полюса якоря за статор или за провода, не погнут ли вал. Когда двигатель начнет работать нормально, отрегулируйте прижим щеток и положение щеткодержателя, чтобы искрение было небольшим. После этого погоняйте двигатель минут 10–15 без нагрузки, чтобы дать щеткам хорошо притереться. Ни в коем случае не смазывайте щетки маслом. Затем приступайте к пробам и регулировке двигателя при нормальном напряжении.
На конце вала, выступающем из задней крестовины, сделайте шкив. Его можно намотать из бумажной ленты точно так же, как делали цилиндрик для коллектора.
  
Трансформатор
 
Трансформатор — это прибор, при помощи которого переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения. Так, например, ток от осветительной сети, имеющий напряжение 127 или 220 в, можно при помощи трансформатора преобразовать в ток низкого напряжения, необходимый для питания самодельного электродвигателя.
Очень легко изготовить трансформатор, если достанете готовый сердечник от какого-нибудь старого трансформатора небольшой мощности. Подходят сердечники от силовых и звуковых трансформаторов радиоприемников, телевизоров, проигрывателей и тому подобных устройств. Они набраны из пластин специальной трансформаторной стали, имеющих форму буквы «Ш» (рис. 41).
Рис. 41. Трансформаторные пластины, катушка и выкройка обоймы.
Обычно их вставляют в катушку попеременно, то с одной, то с другой стороны, а ножку каждого «Ш» замыкают пластинами в форме полоски. Такая сборка называется сборкой «вперекрышку».
Пластины бывают разной величины. Если, например, ширина средней ножки у буквы «Ш» 20 мм, то такие пластины называют «Ш-20». Для нашего трансформатора годятся пластины от Ш-18 до Ш-25.
Толщина пакета зависит от мощности трансформатора. Нам нужна такая толщина, чтобы площадь сечения средней ножки пакета была около 6 кв. см. Для пластин Ш-18 это будет примерно 35 мм, для Ш-25 — 25 мм.
По размерам средней ножки заготовьте деревянный брусок и склейте на нем из картона прочную катушку (рис. 41). Только сначала оберните брусок двумя слоями бумаги, иначе потом склеенную катушку с него не стянете. Высота катушки должна быть на 1 мм меньше высоты средней ножки, а щечки должны входить между крайними ножками буквы «Ш».
Если напряжение тока 127 в, намотайте на катушку 1200 витков изолированного провода диаметром 0,31 — 0,35 мм. Если напряжение 220 в, намотайте 2200 витков изолированного провода диаметром 0,25 — 0,29 мм.
Концы обмотки выведите через щечки катушки. Только сначала сообразите, в каком месте щечки их выводить, чтобы при сборке трансформатора концы не попали под пластины сердечника.
Это — первичная обмотка. Когда будете ее мотать, через каждые несколько рядов провода прокладывайте ленту парафинированной бумаги или чертежной кальки во всю ширину катушки. Смотрите, чтобы крайние витки не западали возле щечек. Всю первичную обмотку оберните двумя-тремя слоями бумаги и уже поверх нее мотайте вторичную.
Число витков вторичной обмотки зависит оттого, какое напряжение нужно получить. Но наш трансформатор не предназначен для питания потребителя током одного какого-нибудь определенного напряжения. Это — лабораторный прибор. Он должен давать несколько разных напряжений для питания различных потребителей. Поэтому вторичную обмотку мы сделаем с несколькими отводами.
Напряжение во вторичной обмотке будет в несколько раз ниже, чем в первичной, зато величина тока будет почти во столько же раз больше. Тонкий провод при прохождении по нему большого тока сильно нагреется. Поэтому вторичную обмотку нужно намотать проводом диаметром не меньше 1 мм. Лучше всего взять провод диаметром около 1,2 мм.
Намотав 40 витков вторичной обмотки, сложите провод вдвое и протяните получившуюся петлю через отверстие в щечке. Это будет первый отвод. Часть обмотки между началом и первым отводом даст напряжение около 3,5 в, нужное для горения лампочки карманного фонаря. Следующий отвод сделайте еще через 28 витков. Напряжение между ним и началом обмотки будет 6 в. Сюда можно будет подключать лампочку для освещения шкалы радиоприемника или 6-вольтовую автомобильную лампочку. Наконец, намотав еще 67 витков, сделайте последний вывод. Полное напряжение всей вторичной обмотки будет 12 в. Можно будет включать 12-вольтовую лампочку.
Готовую катушку оклейте двумя слоями плотной бумаги. Затем туго набейте ее стальными пластинами «вперекрышку». Загоняя последние пластины, не перекосите их. Иначе можно углом пластины прорезать каркас катушки и повредить обмотку.