якорь без зубцов, что вело, с одной стороны, к усложнению крепления обмотки, а с другой
стороны, к увеличению магнитного рассеяния и магнитного сопротивления воздушного зазора
в машине и некоторому увеличению потерь в меди якоря. Грамм применил кольцевой якорь
сначала для магнитоэлектрических генераторов, а затем снабдил кольцевым якорем машину с
самовозбуждением, что явилось громадным шагом вперед. [3]
В конструкции такого генератора был применен кольцевой якорь и практически
современного типа коллектор. Одним из важнейших преимуществ кольцевого якоря являлось
то, что он давал постоянный ток, практически неизменный по величине. Такой ток полностью
отвечал тем требованиям, которые предъявлялись условиями возбуждения генератора. В
противоположность этому в ранних конструкциях генераторов с самовозбуждением, в которых
использовался, например, двух-Т-образный якорь, ток был резко пульсирующим и вызывал
большие потери в полюсах машины от изменения намагничивания. С этой точки зрения мысль
Грамма использовать постоянный ток, получаемый от машины с кольцевым якорем, для
возбуждения той же машины была чрезвычайно плодотворной.
Самовозбуждающегося генератора Грамма с кольцевым якорем представлял из себя
горизонтальный вал с укрепленным на нем якорем, охватываемый сверху и снизу полюсными
наконечниками. Магнитный поток создается электромагнитами; на специальных
щеткодержателях укреплены щетки. Якорь приводится во вращение через приводной шкив.
Обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря. Конструкция машины,
конечно, не выдерживает критики с точки зрения конфигурации магнитопровода, но
усовершенствования этого рода могли последовать только в 80-х годах после установления так
называемого закона Ома для магнитной цепи. Позднее Грамм разработал еще несколько
конструкций самовозбуждающихся машин, различных по внешнему виду и по мощности, но
принципиальных изменений в свою машину он больше не вносил. [3]
Генератор Грамма оказался весьма экономичным источником электрической энергии,
позволявшим получать значительные мощности при высоком к. п. д. и сравнительно малых
габаритах и весе. Сравнение машины Грамма, например, с машиной «Альянс» показывает, что
самовозбуждающийся генератор с кольцевым якорем имеет вес на 1 кет примерно в 6 раз
меньше, чем генератор с постоянными магнитами.
Очевидные преимущества генератора Грамма способствовали тому, что этот генератор
очень быстро вытеснил другие типы и получил очень широкое распространение. В начале 70-х
годов принцип обратимости электрических машин был уже хорошо известен, и машина Грамма
после Венской международной выставки (1873 г.) часто использовалась как в режиме
генератора, так и в режиме двигателя. Таким образом, в начале 70-х годов обе линии развития
электрических машин — генератора и двигателя — объединились.
Машина Грамма в принципе представляла собой машину постоянного тока современного
типа. Однако она нуждалась в определенных усовершенствованиях, и эти усовершенствования
последовали в 70—80-х годах прошлого века.
Одно из наиболее существенных усовершенствований машины было сделано в 1873 г.,
когда немецкий электротехник Ф. Гефнер-Альтенек предложил заменить кольцевой якорь
барабанным. Основным недостатком кольцевого якоря являлось плохое использование меди в
его обмотке, так как части витков обмотки, находившиеся на внутренней поверхности кольца,
не использовались вовсе. В барабанном же якоре обе стороны каждой секции участвовали в
создании электродвижущей силы, а не использовались только лобовые части обмотки. С 1878 г.
барабанный якорь стали делать зубчатым, что позволило более надежно крепить обмотки и
уменьшать воздушный зазор в машине. Борьба за снижение потерь в теле якоря привела в 1880
г. к предложению Т. А. Эдисона изготовлять якорь шихтованным, т. е. набранным из тонких
стальных листов, оклеенных бумагой (впоследствии оклейка стальных листов бумагой была
заменена лакировкой этих листов). В том же 1880 г. для улучшения условий охлаждения якоря
американский изобретатель X. Максим предложил разделять шихтованный якорь на пакеты,
что давало возможность создать в теле якоря каналы для прохождения воздуха. С 1885 г.
началось применение шаблонной обмотки, что значительно снизило стоимость машин и
улучшило качество обмотки. Важным усовершенствованием машины постоянного тока
явилось введение в 1884 г. компенсационной обмотки, а в 1885 г.—дополнительных полюсов, с