Безчетков DC генератор

Мечтата на много учени и изобретатели беше и е - мечтата да се създаде безчеткова DC машина. Желанието да се създаде такъв генератор е напълно разбираемо, тъй като производителността на колекторните машини е много по-добра от тази на променливотоковите машини, но наличието на подобен на колектор монтаж ограничава мощността и използването на DC машини. Безсмислието на подобни опити доведе до факта, че в някои учебници по електродинамика и електротехника се появиха цели глави, посветени на теоретичното доказателство, че е невъзможно да се изгради безчеткова машина с постоянен ток.

Заради историческата справедливост обаче трябва да се отбележи, че първият пълноправен генератор на постоянен ток беше - безчетков! Първи работещ DC генератор, заедно с техник Erdlem Louis Charles d'Ivernois, изобретен и създаден от белгийския електроинженер - Зеноб Теофил Грам през 1869г. Едно от най-важните предимства беше, че той използва пръстеновидна арматура, която позволява да се дава постоянен ток, практически непроменен по големина. Такъв ток напълно отговаря на изискванията, наложени от условията на самовъзбуждане на генератора. За разлика от това при ранните проекти на самовъзбуждащи се генератори токът рязко пулсира. Фигурата показва първия модел на този генератор (фиг. 1). Както се вижда от фигурата, този генератор използва въртяща се спирала, затворена върху себе си, и плъзгащи се четки за колектор са използвани за събиране на електричество, т.е. този генератор беше - безчетков!

Нека разгледаме принципа на действие на този генератор по-подробно. Вземете спирала под формата на кръг, направен от медна тел и затворен върху себе си, и поставете тази спирала между полюсите на магнита (фиг. 2). Представете си мислено цялата тази спирала, разделена на две половини - дясна и лява спрямо показваната линия един - 3. От фигурата може да се види, че при всички завои на спиралата, които принадлежат към едната половина, ще се възбуждат електромоторни сили в една посока. И тъй като всички завои са свързани последователно, тогава всички тези отделни електромоторни сили ще се съберат. В краищата на тази половина на спиралата ще има потенциална разлика, която ще бъде равна на сумата от електромоторните сили на отделни контури, а положителният полюс ще бъде в точката И.

В седемте завоя на дясната страна на спиралата те се оказват под действието на идентично насочени електромоторни сили. Тяхната посока е противоположна на посоката на електромоторните сили в лявата половина на спиралата. Всички електромоторни сили от дясната половина също се събират до една потенциална разлика между точките И и IN, Тази разлика е противоположна по знак на тази, която се образува в лявата половина на спиралата. Тъй като от двете страни на линията AB всичко се случва по същия начин, тогава големината на двете анализирани потенциални разлики е еднаква.