ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 159
Скачиваний: 2
были выполнены первые модели электрических генераторов постоян ного тока, а в 1834 г. член Петербургской Академии наук Б. С. Якоби
построил первый электродвигатель для работы от гальванических элементов.
Первоначально развивались электрические машины постоянного тока сначала магнитоэлектрического типа, т. е. с возбуждением от постоянных магнитов, а затем, начиная с 1860 г., с электромагнитньш возбуждением. Уже к середине 80-х годов прошлого века машина Приобрела все основные черты современной конструкции.
По мере увеличения потребления электроэнергии и расширения областей ее применения стала развиваться, наряду с системой по стоянного тока, система переменного однофазного тока. В 1878 г. П. Н. Яблочков осуществил первую установку однофазного тока для электроснабжения изобретенных им «свечей Яблочкова». В этой установке он применил индукционную катушку с разомкнутой маг нитной цепью и двумя электрически не связанными обмотками, ко торая представляла собой трансформатор. Свойства трансформаторов были быстро оценены и в 1885 г. инженеры Дери, Блати и Циперновский (фирма Ганц в Будапеште) получили патенты на ряд конструк
ций однофазных трансформаторов с замкнутым сердечником из изоли рованной стальной проволоки.
Эпоху в развитии всех областей электроэнергетики и, в частности, электромашиностроения, составила разработка М. О. Доливо-Доб- ровольским системы трехфазного тока. Большой заслугой Доливо- Д обровольского явилось изобретение им в 1889 г. трехфазного асин хронного двигателя, а также разработка ряда элементов передачи энергии трехфазного тока на большое расстояние. Это дало возмож ность уже в 1891 г. на Международной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне осуществить первую установку трехфаз ного тока, состоявшую из генератора мощностью 200 кет на электро станции в Лауффене (на расстоянии 170 км от выставки), трехфазной линии передачи напряжением 15 кв и двух понижающих подстанций на территории выставки, одна из которых подводила энергию к трех фазному асинхронному двигателю мощностью 75 кет.
К началу текущего столетия система трехфазного тока получила всеобщее признание и начала широко и быстро развиваться. С этого времени электроэнергетика развивается комплексно, тем не менее
успехи^ электромашиностроения в значительной мере определяют дальнейший технический прогресс.
Важное значение для электромашиностроения в целом имело изо бретение в 1901 г. так называемой электротехнической стали, содер жащей кремний. Применение этой стали позволило значительно сни зить массу и размеры машин и трансформаторов без ухудшения их эксплуатационных характеристик. Дальнейшее улучшение материа лов для магнитопровода привело к созданию холоднокатаной тексту рованной стали, которая имеет по сравнению с горячекатаной ста лью лучшие характеристики в направлении проката. В настоящее вре
мя холоднокатаная сталь широко применяется при изготовлении транс форматоров и крупных генераторов.
7
В области производства электроэнергии новая ступень развития связана с установкой на электростанциях в начале текущего столе тия синхронных генераторов, непосредственно соединенных с высо коскоростными паровыми турбинами. Основные звенья этого разви тия — повышение надежности работы турбоагрегатов, увеличение их мощности, совершенствование системы охлаждения. Важным этапом было применение водорода в качестве-охлаждающего агента: с 1928 г. для синхронных компенсаторов и с 1937 г. для генераторов большой мощности. Такие машины выполнялись закрытыми с поверхностным охлаждением обмоток, а также сердечников статора и ротора водоро дом при небольшом избыточном давлении. В настоящее время для крупных двух- и четырехполюсных синхронных генераторов приме няется непосредственное охлаждение проводников обмотки ротора водородом и обмотки статора водой при сохранении поверхностного охлаждения водородом сердечника ротора.
Параллельно шло развитие многополюсных синхронных генера торов, приводимых во вращение гидравлическими турбинами. Уве личение мощности генераторов достигалось совершенствованием кон струкции и улучшением охлаждения. Современные наиболее мощные ге нераторы имеют непосредственное охлаждение обмотки статора водой.
Для развития трансформаторов наибольшее значение имели: устройство маслорасширителей примерно начиная с 10-х годов текущего столетия и применение материалов с улучшенными свойст вами. В связи с увеличением протяженности линий передачи были созданы грозоупорные трансформаторы, а расширение области приме нения электроэнергии привело к разработке специальных типов трансформаторов.
В области потребления электроэнергии главную роль играет электродвигатель. С начала 90-х годов прошлого столетия в промыш ленности широко применяется изобретенный М. О. Доливо-Добро- вольским трехфазный асинхронный бесколлекторный двигатель, за тем — в начале текущего столетия — были разработаны асинхрон ные коллекторные двигатели и, наконец, примерно с 1916 г. — син хронный двигатель.
В дальнейшем происходило увеличение верхнего предела и умень шение нижнего предела мощности электродвигателей. В настоящее время построены электродвигатели, мощность которых измеряется десятками тысяч киловатт и микроваттами.
Внедрение электропривода в промышленности, сельском хозяй стве, на транспорте и в обслуживании быта привело к созданию разнообразных специализированных двигателей как по характери стикам, так и по конструктивному оформлению.
Происходящий научно-технический прогресс характеризуется внедрением механизации и автоматизации во все сферы человеческой деятельности и широким применением специальных электрических машин малой мощности. Для этой цели были разработаны и изготов ляются как электродвигатели, так и различные электромашинные элементы автоматических устройств.
8
В-3. Развитие отечественного электромашиностроения после Великои Октябрьской социалистической революции
В дореволюционной России электромашиностроение было развито крайне слабо. Существовавшие тогда небольшие электромашино строительные заводы имели скорее характер сборочных мастерских,
работающих по чертежам заграничных фирм, чем самостоятельных предприятий.
Положение дела коренным образом изменилось после Великой Октябрьской социалистической революции. В кратчайший срок были созданы мощные электромашиностроительные заводы, с успехом выполнявшие и выполняющие самые сложные и ответственные зада ния развивающегося народного хозяйства. Для работы на этих за водах были подготовлены необходимые кадры электромашиностроите лей и параллельно с этим развернута научно-исследовательская ра
бота на заводских стендах и в лабораториях вузов и научно-исследо вательских институтов.
Развитие отечественного электромашиностроения в послереволю ционное время находится в тесной связи с грандиозной программой электрификации СССР, которую партия и правительство поставили в порядок дня непосредственно после гражданской войны. Основными принципами советской электроэнергетики являются: 1) плановый характер ее развития, осуществляемого на базе общегосударствен ного плана развития народного хозяйства; 2) централизованная вы работка электроэнергии на районных электрических станциях; 3) сооружение электрических станций на местных и низкокалорийных видах топлива и мощных гидроэлектростанций; 4) создание и разви тие мощных электроэнергетических систем, связанных для совместнои работы линиями передач, высокого напряжения.
Указанные принципы были положены в основу исторического плана ГОЭЛРО, разработанного в 1920 г. по инициативе В. И. Ленина. По плану ГОЭЛРО предполагалось в течение 10—15 лет построить тридцать электростанций с суммарной установленной мощностью 1700 тыс. кет. Этот план, названный В. И. Лениным второй програм мой партии, послужил основой комплексного развития экономики страны. Под руководством партии план ГОЭЛРО был выполнен до
срочно |
к 1 января 1931 г. Мощность |
электростанций увеличилась |
|
Р и аіо /'7ВЫ^пб^ Ка энеРгии — в |
четыре раза по сравнению |
с 1УЮ г. тт 1У4/ г. LLLP вышел на первое место в Европе и на второе |
||
место |
в мире по производству электроэнергии. |
|
За время восстановительного периода, т. е. до 1926 г., советская промышленность сделала свои первые шаги в области крупного элект ромашиностроения и освоила целый ряд новых типов машин и серий или модернизировала оставшиеся от прежнего времени старые серии. В дальнейшем советское электромашиностроение продолжало разви ваться весьма быстрыми темпами и уже к 40-м годам достигло уровня на иболее передового электромашиностроения за рубежом. Развитие и сов ременное состояние основных типов электрических машин отечествен ного производства излагается в соответствующих разделах учебника.
В-4. Принцип действия электрической машины и трансформатора
Работа электрических машин базируется на физических законах электромагнитной индукции и электромагнитной силы. По закону электромагнитной индукции величина э. д. с., наведенная в замкну том контуре, пропорциональна скорости изменения потока ф, прони зывающего этот контур. Направление наведенной э. д. с. определя ется законом Ленца, по которому ток, вызванный этой э. д. с., стре мится воспрепятствовать изменению потока, пронизывающего контур.
|
|
Таким образом, величина наве- |
|||||
|
|
денной |
в |
замкнутом |
контуре |
||
|
|
э. д. с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- - § ■ |
(В-1) |
|
|
|
Приведенное выражение за |
|||||
|
|
кона |
электромагнитной |
индук |
|||
|
|
ции принадлежит Максвеллу. |
|||||
|
|
Для |
электрических |
машин |
|||
|
|
часто |
|
удобнее |
пользоваться |
||
|
|
другой |
формулировкой |
закона |
|||
|
|
электромагнитной |
индукции, |
||||
|
|
предложенной Фарадеем. Рас |
|||||
|
|
сматривая |
движение |
контура |
|||
|
|
вправо в равномерном магнит |
|||||
|
|
ном поле с |
постоянной индук |
||||
Рис. В-1. Наведение э. д. с. |
в провод |
цией В (рис. В-1), видим, что |
|||||
нике |
|
поток, |
|
охватываемый |
конту |
||
нально уменьшению площади Іх |
ром, |
изменяется |
пропорцио- |
||||
и равен |
Віх. |
Наведенная |
в кон- |
||||
туре э. д. с. |
|
|
|
|
|
|
|
е= |
d’o |
d (B lx) |
Blv. |
|
|
(В-2) |
|
dt |
dt |
|
|
||||
^Эту э. д. с. можно рассматривать наведенной в проводнике дли ной^/, перемещающемся со скоростью ѵ в магнитном поле с индук цией ß, одинаковой по всей длине I проводника. Направление наве денной в проводнике э. д. с. проще всего определяется по п р а в и - л у п р а в о й р у к и , а именно: ладонь правой руки располагают
вмагнитном поле так, чтобы линии поля были направлены в ладонь,
абольшой палец, отогнутый в плоскости ладони на 90°, располагают
внаправлении движения проводника; тогда остальные пальцы руки,
вытянутые в |
плоскости |
ладони, покажут направление наведенной |
в проводнике |
э. д. с. |
(рис. В-2). |
Применяя это правило к проводнику на рис. В-1, можно устано вить, что э. д. с. направлена за плоскость чертежа. Такое направле ние э. д. с. и соответственно тока принято обозначать в сечении про-
10
водника знаком креста (-(-), а противоположное направление их — знаком точки (•)
Обе приведенные выше формулировки закона электромагнитной индукции равноценны и приводят к одинаковым результатам, но каждая из них имеет свои преимущества в зависимости от того, в
каких условиях применяется этот закон. Электромагнитный механизм должен содер
жать, во-первых, часть, создающую магнитное поле, и, во-вторых, часть, представляющую
Рис. В-2. |
Правило |
Рис. В-3. Картины магнитных полей: |
правой |
руки |
а — совмещенных; 6 — результирую |
|
|
щего |
собой в общем случае совокупность проводников, пересекающих линии магнитного поля, или контуров, в которых происходит изме нение магнитного потока. Физически безразлично, как именно созда ется магнитное поле. Но в электрических машинах оно чаще всего создается электромагнитным путем с помощью стального сердечника с намотанной на него катушкой, по которой течет* электрический ток. Это позволяет созда вать поля большой интенсивности, регулиро
вать их |
и таким образом |
воздействовать на |
|
|
||||
рабочие характеристики машины. Точно так же |
|
|
||||||
из соображений технической целесообразности |
|
|
||||||
проводники |
обычно делают |
из меди и иногда |
|
|
||||
из алюминия, так как |
эти металлы |
обладают |
|
|
||||
хорошей |
электропроводностью. |
разными |
|
|
||||
Наведение э. д. с. осуществляется |
|
|
||||||
путями. |
Так, |
например, |
в |
машинах |
постоян |
|
|
|
ного тока поле неподвижно, |
а проводники вра |
|
|
|||||
щаются; |
в |
синхронных |
машинах, |
наоборот, |
Рис. В-4. Правило ле |
|||
поле вращается, а проводники неподвижны; в |
||||||||
|
вой руки |
|||||||
асинхронных машинах вращаются и поле и |
|
|
||||||
проводники |
ротора, причем их вращения возможны |
либо в одну |
||||||
и ту же сторону, либо в разные. В трансформаторах поле и витки ка тушки неподвижны в пространстве, э. д. с. в витках получается за счет изменения интенсивности поля во времени, т. е. за счет изменения величины магнитного потока, сцепляющегося с витками. Вокруг проводника с током возникает магнитное поле, направление которого
1І
