Электрические часы

Определение "Электрические часы" в словаре Брокгауза и Ефрона

Электрические часы
Электрические часы*

— были впервые предложены Штейнгелем в 1839 г. и Витстоном и Бэном в 1840 г. В настоящее время различают четыре класса: 1) часы с Э. приводом; 2) часы с Э. регулировкой; 3) часы с Э. перестановкой стрелок, или так назыв. "вторичные или симпатические" часы, и 4) часы с Э. заводом. Наиболее распространены "вторичные" часы; реже встречаются так назыв. "главные", т. е. комбинации кл. 1 и 2. Существенной частью всех Э. часов является электромагнитное приспособление, которое выполняет одну или несколько из перечисленных 4-х функций.

" Главные" Э. часы представляют собой обыкновенные маятниковые часы, лишенные завода (гиревого или пружинного). Последний заменен электромагнитом, который служит также для регулировки часов. Электромагнит действует либо 1) непосредственно на маятник часов, притягивая его периодически (в часах Гиппа, Бэна, Вира, Гейста, Ребичека, Фери и др.) или вращая маятник (часы Тюри), либо 2) на особую пружину, которая, натягиваясь, заставляет колебаться маятник (в часах Удэн-Детуша, Кампиша и др.), или на гирьку, приводящую в движение маятник (часы Арнольда и Стокгольмской обсерватории). Притяжения маятника, натяжение пружины или подъем гирьки должны происходить в определенные моменты; для этого необходимо, чтобы цепь тока, протекающего по обмоткам электромагнита, прерывалась и восстановлялась в соответствующие моменты. Это действие производит обыкновенно сам маятник, который снабжен приспособлением для периодических замыканий и размыканий. Наиболее распространенный тип главных Э. часов — это часы швейцарского изобретателя д-ра Гиппа (Hipp), которые изготовляются заводом Peyer, Favarger et C-ie в Невшателе и устроены следующим образом.

Маятник P снабжен на нижнем конце железным якорем А, под которым расположен неподвижный электромагнит Е. Чечевица маятника надета на коленчатый стержень, в колене которого Аbc на особом выступе устроено контактное приспособление а в виде трехгранной стальной призмы с выемкой. Между b и с пропущена плоская пружина f₁, один конец которой прикреплен неподвижно к корпусу часов. На свободном конце пружины имеется платиновый контакт, а посередине, над призмой а, подвешен небольшой клинообразный маятник р. Над свободным концом пружины f₁ помещается контакт, укрепленный на второй пружине f₂, также с одним укрепленным концом. Расстояние между контактами пружин f₁ и f₂ может быть изменено; для этого служит винт s, пропущенный через неподвижную гайку е. Источником тока для электромагнита E служит батарея аккумуляторов B, один полюс которой соединен c одним концом обмотки электромагнита и с гайкой e, а другой — с пружиной f₁. Второй конец обмотки E соединен с пружиной f₂. Для приведения в действие механизма часов Гиппа необходимо сообщить первоначально маятнику такой толчок, чтобы размах получающегося при этом колебания был больше некоторой нормальной величины. Вследствие различных сопротивлений, которые маятник встречает при своем движении, размах его уменьшается и через некоторый промежуток времени дойдет до нормальной величины. При дальнейшем уменьшении размаха маятника клин p (который скользит по призме а, пока размах сохраняет свою нормальную величину) во время движения маятника в одну сторону входит в углубление призмы а и принимает наклонное положение, в котором он остается до тех пор, пока маятник не начнет колебаться в другую сторону. Тогда клин выходит из выемки и занимает вертикальное положение. При этом приподнимается пружина f₁ и контакты пружин f₁ и f₂, замыкают цепь батареи В через обмотку электромагнита E, намагничивая сердечник последнего. Замыкание цепи происходит в тот момент, когда маятник отклонен от вертикального положения. Якорь А ₁ притягивается к электромагниту E и получает вследствие этого некоторый импульс, заставляющий его увеличить размах своего колебания. Этот процесс повторяется всякий раз, когда почему-либо размах колебания маятника сделается меньше нормальной величины. Движение маятника передается часовому механизму следующим образом.

При своем движении влево маятник захватывает ломаный рычаг h и связанную с последним собачку а. При этом пружина f₁, прикрепленная к d, входит в зубцы храпового колеса. При движении маятника вправо рычаг h с собачкой следуют за маятником. При этом пружина f передвигает храповое колесо вправо на один зубец. Движению колеса в левую сторону мешает вторая собачка h₁. Шпенек s, насаженный на а, при движении храпового колеса в правую сторону входит между зубцами его и препятствует дальнейшему перемещению колеса. От храпового колеса движение передается стрелкам часов обычным порядком, при помощи системы зубчатых колес. Правильность хода часов Гиппа зависит от силы тока, проходящего по обмоткам электромагнита Е. На величину ее влияет как состояние батареи, так и состояние контактов пружин f₁, f₂. Под влиянием экстратока, появляющегося при размыкании f₁ f₂, между контактами проскакивает искра и контакты обгорают, что вызывает увеличение сопротивления контакта и уменьшение силы тока в цепи электромагнита. Чтобы избежать образования искр при размыкании, необходимо установить винт s так, чтобы он касался пружины f₂ в то время, когда цепь в E разомкнута, и чтобы в момент соприкосновения между контактами f₁ и f₂ пружина f₂ отходила от s. Тогда при размыкании цепи электромагнита экстраток будет протекать по ветви Besf₂ Е , не обжигая контактов f₁, f₂.

Часы с Э. регулировкой отличаются от обыкновенных часов только тем, что особый электромагнит переставляет стрелки часов через определенные промежутки времени (напр. через один час) так, чтобы показания их совпадали с нормальными часами. Для этого в соответствующие моменты нормальные часы замыкают цепь электромагнитов у регулируемых часов, у которых якоря, притягиваемые электромагнитами, и производят установку стрелок. Способы регулирования часов Э. путем предложены Брегэ, Лундом, Гефнер-Альтенеком, Коллином, Оснаги, Дюмон-Лепантом, Майргофером, Ортом, Джонсом, Ульбрихтом и др. Наибольшее распространение получила система Джонса (Jones), применяемая обществом "Normalzeit" в Берлине. По этой системе регулируются 10 часов, установленных на улицах и площадях, и несколько тысяч часов в частных домах, магазинах, общественных и правительственных учреждениях и т. п. Для замыкания цепи тока в известные моменты Джонс пользуется ртутным контактом Крилле, устроенным следующим образом. К маятнику P прикреплен горизонтальный стерженек АВ, на концах которого имеются тонкие слюдяные листочки g.

Листочки эти помещаются между сосудами со ртутью а, b, с и d, снабженными боковыми отверстиями. Сосуд а электрически соединен с одним полюсом батареи, d — с другим, а b и с соединены между собой. Середина батареи соединена с землей (Е), а проводник, соединяющий сосуды b и с, — с проводом, в который включаются регулируемые часы. Когда маятник P занимает положение равновесия, листочки g закрывают отверстия сосудов а, b, с, d и между последними нет Э. сообщения. Когда же маятник занимает крайнее левое или крайнее правое положение, листочки отходят от отверстий и вытекающая свободно из сосудов а, b, с, d ртуть устанавливает сообщение между а и b, с и d. При этом в линию посылается ток, который проходит по обмоткам электромагнитов регулируемых часов и производит перестановку стрелок и заводку часов.

Вторичные, или симпатические, Э. часы представляют собой простые указатели времени, лишенные обыкновенного часового механизма. Передвижение стрелок в них производится электрическим путем, таким образом, что через известные промежутки времени (1 минуту или 1 секунду) замыкается цепь тока, который протекает по электромагнитам, установленным в Э. часах. С якорями этих электромагнитов связаны стрелки часов. Замыкание цепи тока производится так наз. нормальными часами, которые отличаются от обыкновенных маятниковых часов только тем, что снабжены контактным приспособлением. Показания отдельных вторичных часов вполне совпадают с показанием нормальных, и точность их зависит исключительно от верности хода нормальных часов. Ввиду этого к нормальным часам предъявляются очень высокие требования в отношении качества; часы эти снабжаются компенсационными маятниками (ртутными или ферроникелевыми Рифлера) для устранения влияния температуры и другими приспособлениями, гарантирующими верность хода. Источником тока для питания электромагнитов служат обыкновенно батареи первичных (гальванических) или вторичных элементов (аккумуляторов). В последнее время появилась новая система часов ("Магнета"), в которой для передвижения стрелок утилизируются индукционные токи, получающиеся от магнитоэлектрической машины. Последняя приводится в движение нормальными часами через определенные промежутки времени, при помощи спускающейся гири. При этом в нормальных часах совершенно устраняется контактное приспособление. Системы симпатических часов предложены Брегэ, Гиппом, Грау, Джонсом, Шпором, Кезелем, Бомейером, Меллером, Сименсом и др. К наиболее распространенным принадлежат часы Гиппа и Грау (Grau). Последние изготовляются заводом Вагнера (С. Th. Wagner) в Висбадене, обществом Шуккерт в Нюрнберге и заводом Н. К. Гейсдер и К^о в С.-Петербурге. Часы Грау-Вагнера устроены следующим образом. Для передвижения стрелок служит двухполюсный подковообразный электромагнит EE₁ с подвижным двойным якорем из мягкого железа пп ss.

Последний состоит из двух Z-образных пластин пn и ss, насаженных на латунную ось A. Ось якорей пропущена через полюса NS постоянного стального магнита М (подковообразного), который поляризует якоря в указанных на фигуре направлениях. На ось якорей насажена шестерня Т, которая при помощи зубчатого колеса передает движение якорей часовым стрелкам. Электромагнитная система действует следующим образом. При прохождении тока по обмотке EE₁ поляризуются полюса электромагнита. Если при этом направление намагничения будет совпадать с указанным на фигуре, то оба якоря, притягиваясь, должны повернуться в правую сторону, по направлению стрелок, на угол в 90°. При этом стрелка часов (минутная или секундная) передвинется на соответствующий угол. Для того, чтобы в следующий момент замыкания тока в цепи электромагнита стрелка подвинулась в ту же сторону, необходимо, чтобы направление тока в обмотке EE₁ было обратно первоначальному. Другими словами, вторичные часы Вагнера могут работать только в цепи тока переменного направления (иногда неправильно называемого "переменным током"). Для ограничения угла поворота якорей служит особое приспособление, состоящее из насаженного на ось А диска S с четырьмя шпеньками 1, 2, 3, 4, собачки К и вилки G.

При начале движения якорей шпенек 1 отталкивает вилку G вверх и плечо а упирается в 4, задерживая дальнейшее перемещение диска. После остановки оси А вилка падает и освобождает шпенек 4. Собачка К препятствует движению диска и оси А в обратную сторону. Для замыкания и размыкания цепи и перемены направления тока служит контактное приспособление, приводимое в действие нормальными часами. Приспособление это замыкается под влиянием особой гири, которая спускается в определенные моменты нормальными часами при помощи вращающегося диска В, приводимого в движение часами, и рычага А, насаженного на ось вращения гири. Диск В снабжен 6-ю штифтиками с и делает один полный оборот в 6 минут (или секунд), вращаясь по направлению, указанному на фигуре. При вращении диска штифтик, задерживающий рычаг А, отходит от последнего, и правое плечо h опускается книзу, описывая пол-оборота, пока не встретится с новым препятствием в виде ближайшего штифтика, в который при повороте упирается левое плечо рычага А.

Контактное приспособление состоит из диска S, насаженного на ось рычага A, двух пружин f₁, f₂ и пластинок А, В, С и H. На диск S насажен полуцилиндрик с; пружины f₁ и f₂ прикреплены к пластинкам А и С, соединенным с проводами, в которые включены электромагниты вторичных часов; пластинки В и Н соединены с полюсами источника тока (батареи). При повороте рычага А диск S описывает пол-оборота; при этом полуцилиндр e, упираясь в f₁, размыкает контакт k. Тогда положительный полюс батареи через диск S, полуцилиндр с и пружину f₁ соединяется с проводом l₁, а отрицательный через В, контакт k₁ и пружину f₂ — с проводом l₂.

При следующем повороте диска S (через 1 минуту или секунду) упирающийся в f₂ полуцилиндрик с размыкает контакт k₁, и положительный полюс соединяется через S, с и f₂ с l₂, а отрицательный — через В, k и f₁ — с l₁. Пластинка Н служит для замыкания цепей электромагнитов вручную, независимо от нормальных часов. Часы Грау-Вагнера (вторичные) включаются параллельно, до 30 в одну цепь. Из установок с симпатическими часами следует отметить: установку в гор. Карлсруэ, где имеется около 40 час. для общественного пользования и столько же в частных домах (система Грау-Вагнера), установку в Цюрихе (часы Гиппа) и установку в С.-Петербургском политехническом институте, где установлено 60 часов Вагнера.

Литература. Соч. Favarger, Merling, Tobler, Fiedler устарели. Russner, "Grrundz üge der Telegraphie und Telephonie" (1902); Grawinkel u. Strecker, "Hilfsbuch f. d. Elektrotechnik" (1900); "L'électricité a l'exposition de 1900" (III); журналы: "La Lumi ére électrique", "L'éclairage é lectrique", "Elektrotechnische Zeitschrift", "Электричество".

А. Л—ий.