В чем особенность двухфазной синхронной машины н теслы
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 04.10.2024
Electric revolution
В октябрьском номере «Энерговектора» за 2016 г. мы рассказывали об истории создания двигателей постоянного тока и первых удачных опытах их применения более ста лет назад. Это был настоящий прорыв в электротехнике и вообще практическом применении электроэнергии. Однако вскоре у двигателя постоянного тока появился сильный конкурент – двигатель, работающий на переменном токе, который, как известно, уже к середине ХХ века выиграл борьбу за мировое лидерство. Об истории создания нового двигателя и причинах его успеха мы расскажем сегодня.
Передача энергии
В конце XIX века электрические двигатели постоянного тока приобретали всё большую популярность в промышленном производстве. Но уже в те годы зачастую возникала ситуация, когда крупные электростанции (особенно ГЭС) располагались за сотни километров от потребителей. И перед электротехниками остро встал вопрос о передаче электрической энергии на большие расстояния с минимальными потерями.
Было установлено, что потери в линии можно уменьшить за счёт увеличения сечения провода либо повышения напряжения. Первые проекты по применению провода большого сечения показали, что этот путь экономически невыгодный и фактически труднореализуемый. Так, в 1876 г. немецкий промышленник Вернер Сименс, посетив Ниагарский водопад, высоко оценил возможности его использования в энергетике. Но, по расчётам Сименса, для передачи энергии от водопада на расстояние 50 км требовалась линия с медным проводом, который должен иметь диаметр не менее 75 мм. Конечно, позволить себе потратить столько недешёвой меди промышленники не могли.
Гораздо более выгодным казался второй путь: увеличение напряжения в линии. Опыты, например, французского физика Марселя Депре (1882–1885 гг.), показывали, что, повышая напряжение (в его опытах до 6 кВ), можно значительно увеличить КПД линии, но для этого нужно было строить генераторы высокого напряжения, которые постоянно перегревались и выходили из строя. Кроме того, конечные потребители не могли использовать высокое напряжение. Для его понижения до сотни вольт приходилось строить сложную преобразовательную систему «высоковольтный мотор – низковольтный генератор». При этом потери ещё сильнее возрастали, в результате передача электроэнергии на большие расстояния становилась бессмысленной.
Работая над этой проблемой, к середине 1880-х годов электротехники установили, что легче изготовить высоковольтный генератор переменного напряжения, чем постоянного. Более того, необходимое для экономичной передачи высокое напряжение имеет смысл получать даже не в самой динамо-машине, а с помощью отдельного повышающего трансформатора (изобретённого в 1876 г. русским инженером П. Н. Яблочковым), что значительно проще и эффективнее. При этом на конце линии электропередачи устанавливался понижающий трансформатор. Однако в этом случае возникала необходимость в применении выпрямителей для преобразования переменного тока в постоянный, которые по тем временам были непростыми и обладали большими потерям. Так возникла насущная потребность в изобретении двигателя, способного работать на переменном токе.
Тесла и Феррарис
За работу по созданию такого двигателя одновременно принялись изобретатели со всего мира. Опыты Бейли (1879 г.), Марселя Депре (1883 г.), Бредли (1887 г.), Ф. Хазельвандера (1887 г.) и многих других изобретателей были интересны, но ни один из них не мог удовлетворить нужды промышленности: электродвигатели получались либо громоздкими и неэкономичными, либо сложными и ненадёжными.
Двухфазный электродвигатель Теслы
В 1888 г. произошёл долгожданный научный прорыв: независимо друг от друга сербский физик-изобретатель Никола Тесла и итальянский физик Галилео Феррарис научно описали явление вращающегося электромагнитного поля в современном его понимании. Однако Феррарис в своём докладе сделал ошибочный вывод о нецелесообразности применения переменных многофазных токов, главным образом из-за низкого КПД электрических установок (по его расчётам, не более 50%), и не стал продолжать исследования в этом направлении, тогда как Тесла видел будущее электротехники именно за переменным током.
В том же 1888 г. Тесла, исходя из принципа вращения магнитного поля, создал сложную систему, состоявшуюся из генератора, линии проводной связи и самого двигателя переменного тока. Стоит отметить, что еще в 1887 г. Тесла теоретически описал все возможные случаи сдвига фаз и получил патент на многофазные электрические машины с вращающимися полями. В своих опытах он остановился на двухфазном варианте со сдвигом фаз 90°, но обрисовал возможность внедрения машин и с большим числом фаз. Кроме того, Тесла также получил патенты на системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока.
Уже в июне 1888 г. компания Westinghouse Electric купила у него за миллион долларов все патенты на двухфазную систему и предложила организовать на своих заводах выпуск асинхронных двигателей. Эти двигатели по сравнению с ранее созданными были более надёжными и эффективными, но, тем не менее, имели и значительные недостатки. Выступающие полюса статора с сосредоточенной обмоткой, большое магнитное сопротивление, необходимость использования четырёх проводов – всё это ухудшало характеристики машины и удорожало сооружение линий электропередачи. Неудачным оказался и выбор двухфазной системы, хотя сам Тесла считал её оптимальной среди всех возможных многофазных систем.
Две фазы или три?
Двухфазные асинхронные двигатели и электрогенераторы Теслы, несмотря на ряд недостатков, получили достаточно широкое распространение в США. В 1895 г. на основе двухфазных генераторов и двухфазной системы электропередачи была построена Ниагарская ГЭС, которая на тот момент была крупнейшей в мире (её мощность составляла 50 тыс. л. с.). Однако со временем из экономических и технических соображений американцы полностью заменили двухфазные системы на трёхфазные, наибольшая заслуга в разработке которых среди учёных и инженеров разных стран принадлежит русскому электротехнику Михаилу Осиповичу Доливо-Добровольскому.
Трёхфазный электродвигатель Доливо-Добровольского
М. О. Доливо-Добровольский в своих разработках взял за основу двигатель Теслы и усовершенствовал его, используя вместо двух обмоток три сдвинутые на 120° обмотки переменного тока. В 1888 г. он построил свой первый трёхфазный генератор переменного тока мощностью около 3 кВт, от которого привёл в действие трёхфазный двигатель со статором в виде кольца Грамма и ротором в виде сплошного медного цилиндра.
В 1889 г. конструкция двигателя была значительно улучшена. На этот раз в качестве статора в нем был использован кольцевой якорь машины постоянного тока с 24 полузакрытыми пазами. Учитывая ошибки Н. Теслы, Доливо-Добровольский рассредоточил обмотки – разместил их в пазах по всей окружности статора, добившись более удачного распределения магнитного поля. Ротор же был выполнен в виде цилиндра с обмотками по типу «беличьего колеса». Воздушный зазор между ротором и статором составлял всего 1 мм, что по тем временам было смелым решением, так как обычно зазор делали значительно больше. Опытная установка поражала всех электротехников весьма небольшими размерами для своей мощности.
Меньше проводов
Исследуя свойства трёхфазной системы, Михаил Осипович доказал, что в любой момент времени сумма токов системы равна нулю (при исправном оборудовании. – Прим. ред.), и поэтому для передачи энергии к электродвигателю достаточно трёх проводов, что позволяло при прочих равных условиях экономить четверть меди по сравнению с двухфазной цепью. Одновременно М. О. Доливо-Добровольский исследовал соединения звездой и треугольником, экспериментировал с токами различных напряжений и с машинами, имеющими разное число пар полюсов, разработал все элементы классических трёхфазных цепей переменного тока: трёхфазные трансформаторы, пусковые реостаты, измерительные приборы, схемы включения генераторов и двигателей звездой и треугольником.
По своим техническим показателям электродвигатели Доливо-Добровольского превосходили все существовавшие тогда электромоторы и были настолько удачны, что практически не претерпели существенных изменений до настоящего момента.
Конкуренция между системами постоянного и переменного тока на Западе, получив оригинальное название «войны токов», продолжалась вплоть до ноября 2007 г., когда энергосистема Нью-Йорка была окончательно переведена на переменный ток. Он предоставляет энергетикам несколько существенных преимуществ, таких как простота передачи энергии на большие расстояния, возможность лёгкой трансформации напряжения, более надёжная и простая конструкция генератора и электродвигателя. И именно поэтому сегодня подавляющее большинство потребителей использует для своих нужд переменный ток, а трёхфазная система переменного тока и трехфазные электродвигатели, доказав свою высокую эффективность, получили массовое распространение во всём мире.
Никола Тесла и передача электроэнергии переменным током
Конец XIX в. отмечен появлением многофазных систем передачи и распределения электроэнергии на базе синхронных генераторов и асинхронных двигателей, предложенных великим изобретателем Николой Тесла, который также исследовал беспроводные методы передачи энергии и информации.
Почти весь XIX век в практических применениях безраздельно господствовал постоянный ток. Главным препятствием широкой электрификации в то время была невозможность передачи электроэнергии на большие расстояния, а переходу на переменные токи мешало отсутствие эффективных электродвигателей переменного тока. Решение было найдено в новаторских работах гениального электротехника Николы Тесла.
Причин популярности постоянного тока тогда было несколько. Прежде всего, источниками тока служили гальванические батареи, и все производимые генераторы и моторы также были постоянного тока. Инженеры мыслили электрогидравлическими аналогиями, в которые не укладывалась идея потоков, меняющих свое направление, поэтому, например, приверженность Эдисона постоянным токам казалась вполне оправданной. Между тем недостатки устройств постоянного тока становились все более очевидными в связи с плохой работой коллектора электрических машин (искрением и износом), проблемами освещения и, главное, невозможностью передачи электроэнергии на большие расстояния.
Электрическое освещение стали использовать после появления дуговых ламп, среди которых наиболее простой была свеча Яблочкова в виде двух вертикально расположенных угольных электродов, разделенных слоем изолирующего материала [1–4]. Вскоре выяснилось, что на постоянном токе разнополярные электроды сгорают неодинаково, поэтому Яблочков предложил питать свечи переменным током, для чего совместно с известным французским заводом Грамма разработал специальный генератор переменного тока, конструкция которого оказалась столь удачной, что его производство доходило до 1000 штук в год [2]. Другое важное изобретение Яблочкова — это схема «дробления света» с использованием индукционной катушки (прообраза современного трансформатора) для параллельного питания от одного генератора любого числа свечей, подобно газовому освещению.
Однако эксплуатация выявила серьезные недостатки дугового освещения, особенно в быту: необходимость замены свечей через каждые два часа, шум, мерцание, большая дороговизна по сравнению даже с газом. Поэтому уже с начала 1890-х гг. электрические свечи были почти повсеместно вытеснены лампами накаливания Эдисона и применялись только в прожекторах или для больших пространств. Тем не менее, именно Яблочкову мы обязаны введением переменных токов в практическую электротехнику, что, в конечном счете, привело к решению острой проблемы дальней передачи электроэнергии, называемой тогда проблемой «распределения света».
Освещение по системе Эдисона имело низкое напряжение, 110 В, поэтому в каждом районе требовалось строить свою электростанцию. Например, в Петербурге из-за дороговизны земли такие электростанции ставились на баржах, стоящих в реках Мойке и Фонтанке [2]. Было ясно, что крупные генерирующие станции выгоднее строить вблизи рек и угольных бассейнов, вдали от городов. Но тогда для дальней передачи нужно или увеличивать сечение подводящих проводов, или повышать напряжение. Для проверки первого подхода на практике русский изобретатель Федор Апполонович Пироцкий предлагал использовать железнодорожные рельсы. Второй путь (повышение напряжения) был испробован французским инженером, впоследствии академиком Марселем Депре (Marcel Deprez), построившим несколько линий передачи постоянного тока с напряжением до 6 кВ. Первая из них, с напряжением 2 кВ, имела длину 57 км и питала двигатель постоянного тока с насосом для искусственного водопада на Мюнхенской электротехнической выставке 1882 г. [2, 4]. Однако для систем освещения такое высокое напряжение было непригодно.
Более простое решение — переход на однофазный переменный ток с повышающими и понижающими трансформаторами — было предложено известной компанией «Ганц и Ко» из Будапешта для освещения оперных театров в Будапеште, Вене и Одессе [2]. Талантливые инженеры этой компании, Микша Дери (Miksa Dèri), Отто Блати (Otto Blathy) и Карой Циперновски (Karoly Zipernowsky), создали в 1884 г. наиболее совершенные конструкции трансформатора (и они же придумали сам этот термин). Отто Блати также изобрел первый электрический счетчик электроэнергии и прославился как выдающийся шахматист.
Однако развитие промышленности требовало мощных приводов, которые не могли быть созданы на базе электродвигателей переменного тока с питанием от однофазной осветительной сети. Эта проблема формулировалась как «электрическая передача механической энергии» или «передача силы»[4]. Одно из ее первых решений было предложено Депре в 1879 г. в виде дистанционной передачи в опытный вагон движения поршней паровой машины (рис. 1) [5].
Как глупая шутка Эдисона привела к началу «Войны токов» между ним и Теслой
Томас Эдисон, талантливый бизнесмен и изобретатель лампочки
Томас Эдисон широко известен как один из самых выдающихся изобретателей в истории не только США, но и всего мира. В отличие от мечтателя Теслы, он был не только бесспорным гением в лаборатории, но и совершенно безжалостным дельцом, который, в первую очередь, стремился заработать деньги на своих изобретениях. Только на территории США на его имя было оформлено более 1000 патентов.
Родившийся в разгар промышленно революции в 1847 году, Эдисон был частью новой волны ученых и изобретателей, которые проложили путь в современную эпоху. Его знаменитая исследовательская лаборатория в Менло-Парке, штат Нью-Джерси, занималась разработкой инноваций, которые до сих пор лежат в основе большей части современной промышленной и потребительской инфраструктуры, включая фонограф (аппарат для записи и воспроизведения звука), кинофильмы и лампочку. Его заслуги в научной сфере достигли таких высот и признания, что город, в котором ранее располагалась лаборатория, теперь носит его имя.
Его эгоизм и самоуверенность были в какой-то мере оправданы. Он был практически монополистом в своей сфере, мало кто мог конкурировать с требовательным гением. В 1879 году, Эдисон представил лампу накаливания. Намереваясь внедрить свое изобретение в каждый дом страны, он начал исследовать систему, которая позволяла бы поставлять энергию для освещения Америки.
Мечтатель Никола Тесла, бедный сербский гений
Тесла работал инженером-электриком на Будапештской телефонной станции. Через год он уехал в Париж, чтобы стать сотрудником компании «Континентал Эдисон», ответвлении успешного американского бизнеса изобретателя. Он видел все недостатки постоянного тока и стал одним из приверженцев идеи поиска альтернативы.
В 1882 году, Теслу внезапно осенило решением инженерной части проблемы. Его способность визуализировать сложные математические уравнения и внутреннюю структуру механизмов пригодилась, когда Тесла придумал генератора переменного тока.
Это стало для него чем-то вроде навязчивой идеи. Его начальника перевели в американский филиал, и он предложил Тесле поехать с ним. Путешествие было тяжелым, а во время мятежа на корабле, у Николы украли все вещи. Однако, он считал это приемлемой ценой за возможность работать на самого Томаса Эдисона.
Тесла испытывал благоговейный трепет перед своим новым боссом. Открытия и хватка Эдисона его восхищали. Никола был привлечен к работе над различными проектами, включая ремонт системы электроснабжения на «Орегоне», первом пароходе с электричеством, сборку генераторов постоянного тока и многое другое.
«Война токов», глупые шутки и разрыв отношений между Теслой и Эдисоном
После восьми лет испытаний и экспериментов Эдисон придумал решение — постоянный ток для подачи 110 вольт в энергосеть. Он должен был стать идеальной заменой энергии паровых машин и снизить риск несчастных случаев. Его изобретение было встречено овациями и восторгом. Однако вскоре стали заметны многочисленные недостатки.
Энергия текла только в одном направлении, и провода часто плавились. Система не позволяла передавать энергию на расстояния более 1-2 км, поэтому генераторы следовало устанавливать буквально на каждом углу города. В результате небо Нью-Йорка было усеяно толстыми медными проводами.
Тесла не раз заикался о преимуществах переменного тока. Может быть, Эдисон и признавал правоту сербского изобретателя, но подобная инновация была для него категорически невыгодна. Он потратил сотни тысяч на разработку и установку линий постоянного тока. Это принесло ему огромную прибыль. И начинать все перестраивать заново только из-за каки-то расчетов пусть и талантливого, но простого работника?
Однако Эдисон признавал необходимость доработки динамо-машины, что и поручил это Тесле. Более того, он даже пообещал за хорошую работу заплатить 50 тысяч долларов премии, неимоверная сума по меркам того времени. Тесла вызов принял и с энтузиазмом погрузился в расчеты. Он представил несколько рабочих вариантов реструктуризации и уже мысленно распланировал на какие новые проекты и оборудование потратит премию.
Эдисон был в восторге от предложения Никола и сразу пустил машину в производство. Вот только платить он ничего и никому не собирался. В ответ на обиженное недоумение Теслы Эдисон заявил, эмигрант все еще не привык к реалиям США и совершенно не понимает американских шуток. Это настолько вывело из себя Теслу, что он уволился, громко хлопнув дверью на прощание.
Тесла продал патенты главному конкуренту Томаса Эдисона
Тесла работал на Эдисона всего около шести месяцев. За это время он успел сделать себе имя в научных кругах. Многие инвесторы заинтересовались финансированием его работ. Само создание нового генератора электричества не заняло у него много времени. Весной 1888 года он получил семь отдельных патентов на различные части механизма. И продал их Джорджу Вестингаузу, главному конкуренту Эдисона в гонке за снабжение городов электроэнергией. Гонка между переменным и постоянным током постоянно обострялась, между двумя изобретателями буквально искры летали при каждой встрече.
Эдисон сделал все возможно для дискредитации конкурента. Он заполнил город плакатами, предупреждающими об опасности переменного тока, и ездил по городам, устраивая презентации с электроказнью животных, уверяя, что такая судьба ждет всех пользователей изобретения Теслы.
Противостояние завершилось на Чикагской всемирной выставке 1893 года. Эдисону и Тесле предложили разработать схему освещения на 20 тысяч лампочек. Эдисон сказал, что ему требуется миллион на подобный проект, а Тесла скромно попросил в два раза меньше. Кроме того, макет Теслы был намного эстетичнее — при использовании постоянного тока пришлось бы всю территорию ярмарки оплести проводами.
Тесла снова и снова демонстрировал красоту и мощь своего переменного тока, заставляя искры прыгать с его пальцев. Эдисон также продемонстрировал свой вариант освещения, хотя и с худшей удачей: все лампочки едва светились.
Нищий победитель и миллионер проигравший
Томас Эдисон заработал состояние на одних лишь патентах, которых к концу его жизни было уже более 3000. Даже если бы он ничего не изобретал и не модернизировал, только этих выплат ему бы хватило на 1-2 века безбедной жизни. Все же Томас Эдисон относился к тем людям, которые сумели выстоять и не отказаться от поставленной цели после первого провала .
Про асинхронный электродвигатель
Написав про Теслу, заметил, как мало мы все знаем историю, в том числе и историю техники.
Краткую сводку об изобретении радио в том посте я уже привёл.
Но даже в сугубо техническом вопросе об электродвигателе не всё так ясно, оказывается.
Например, мы (студенты как раз профильной специальности) учили, что асинхронный электродвигатель изобрёл наш человек (в смысле русский) Доливо-Добровольский.
Ну, так мы и про радио тоже учили, что наш человек Попов, а в действительности всё куда интереснее!
Так вот, чтобы понимать происходящее более века назад, надо представлять, как бурлила тогда научная и инженерная жизнь.
Всё было новым, неизвестным, многие одновременно думали об одном и том же, решали одни и те же задачи - и находили различные пути их решения.
Это было золотое время технической цивилизации Земли. Всё лежало на поверхности - не нужны были никакие синхрофазотроны и даже микроскопы (в области электротехники).
К тому времени уже использовался двигатель постоянного тока, но он имел как достоинства (простоту управления), так и недостатки (большие эксплуатационные расходы из-за износа контактных частей, трудности передачи электроэнергии на большие расстояния).
Многим приходила в голову идея использовать вращающееся магнитное поле (которое удобно делать с помощью переменного тока), но не все смогли воплотить эту идею даже в теории.
Из этой картинки очевидно устройство синхронной машины - её ротор (обычный магнит или электромагнит) вращается синхронно с полем, которое создаёт статор.
Но синхронный двигатель также имел ряд недостатков - он был дорог, им трудно управлять и, самое главное, его трудно запустить. Ведь в большинстве механизмов в момент пуска имеет место очень большая нагрузка (поди-ка сдвинь с места стоящий поезд!). При этом поле не в состоянии увлечь магнит ротора за собой, и двигатель не работает, а только чрезмерно греется.
Однако возможен и другой подход - когда ротор всегда отстаёт от вращающегося поля. Чем больше нагрузка, тем больше отставание (скольжение).
По-видимому, первым опубликовал свои исследования итальянец Галилео Феррарис (в 1888 году).
Однако он счёл технологию асинхронного двигателя бесперспективной из-за низкого КПД.
Такое мнение было справедливым: с уменьшением полезной нагрузки КПД действительно сильно падает.
И на инженеров это подействовало, "как красная тряпка на быка". Они наперегонки начали совершенствовать конструкцию, потому что уж очень привлекательной она была.
Проблема была серьёзной. Подумать только, ещё в 1875 году Тесла в своём техническом училище слушал лекцию о неосуществимости использования переменного тока в электродвигателях!
Как бы то ни было, Тесла тоже включился в гонку, и, пока Феррерис публиковал теоретические основы асинхронного двигателя и рассуждал о его бесперспективности, Тесла взял и всё это запатентовал. Теперь в США, естественно, считают изобретателем именно его.
На самом деле эти двое и конкурентами не были, они самостоятельно всё придумали (ну, так утверждается, по крайней мере).
Но без бумажки, сами понимаете. У Теслы бумажка уже была.
Однако причём тут упомянутый в самом начале Доливо-Добровольский, "русский изобретатель асинхронного двигателя"?!
Во-первых, русский он только по происхождению. А жил основную часть жизни в Германии, и работал на германский концерн AEG, отчего России никакого проку и не было.
Но своё слово сказал и он. Подстёгнутый статьёй Феррариса, "уже в 1889 году Доливо-Добровольский получает патент на трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа «беличье колесо», а в 1890-м — патенты на фазный ротор с кольцами и пусковыми устройствами. Данные изобретения открыли эру массового промышленного применения электрических машин. В настоящее время асинхронный двигатель является самым распространенным электродвигателем." (http://ru.wikipedia.org/wiki/Асинхронная_машина)
Но и у Теслы тоже был трёхфазный двигатель - на втором фото. Кто же из них был первым?!
Вот такая вот непростая, запутанная, азартная история технических открытий и изобретений!
3.5. ОТКРЫТИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И СОЗДАНИЕ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Начало современного этапа в развитии электротехники относится к 90-м годам XIX столетия, когда решение комплексной энергетической проблемы вызвало к жизни электропередачу и электропривод. Электрификация началась тогда, когда оказалось возможным строить крупные электрические станции в местах, богатых первичными ресурсами, объединять их работу на общую сеть и снабжать электроэнергией любые центры и объекты электропотребления.
Техническая сторона электрификации заключалась в разработке многофазных систем, из которых практика сделала выбор в пользу системы трехфазной. Наиболее важными и во всяком случае новыми элементами трехфазной системы были электродвигатели, действие которых основано на использовании явления вращающегося магнитного поля.
Ранее упоминался опыт Д.Ф. Араго, в котором диск и вращающийся магнит отражали только возможность осуществления асинхронного электродвигателя с вращающимся магнитным полем. Однако это поле создавалось не неподвижным устройством, каким в современных машинах является статор, а вращающимся магнитом.
Рис. 3.9. Прибор Бейли
Долгое время явление, открытое Д.Ф. Араго, не находило практического применения. Только в 1879 г. английский ученый Уолтер Бейли сконструировал прибор (рис. 3.9), в котором пространственное перемещение магнитного поля осуществлялось с помощью неподвижного устройства —: путем поочередного намагничивания четырех расположенных по периферии круга электромагнитов. Намагничивание производилось импульсами постоянного тока, посылаемыми в обмотки электромагнитов специально приспособленным для этого коммутатором. Полярность верхних концов стержней изменялась в определенной последовательности так, что через восемь переключений коммутатора магнитный поток изменял свое направление в пространстве на 360°. Над полюсами электромагнитов, как и в опытах Д.Ф. Араго, был подвешен медный диск. У. Бейли указывал, что при бесконечно большом числе электромагнитов можно было бы обеспечить равномерное вращение магнитного поля. Прибор У. Бейли не нашел никакого применения. Тем не менее он был некоторым связующим звеном между опытом Д.Ф. Араго и более поздними исследованиями. С позиций сегодняшнего дня представляется крайне простым осуществление вращающегося магнитного поля в установке У. Бейли или в подобном приборе иной конструкции путем питания электромагнитов синусоидальными токами с различными начальными фазами. Однако в 80-х годах XIX столетия на это ушло несколько лет работы и поисков многих ученых, среди которых были Марсель Депре, разработавший в 1883 г. систему синхронной связи двух движений, изобретатель репульсионного двигателя американский ученый Илайю Томсон (1853–1937 гг.), американский электротехник Чарльз Бредли, немецкий инженер Фредерик Хазельвандер (1859–1932 гг.) и др. В связи с этим интересно привести фразу И. Томсона: «Трудно составить такую комбинацию из магнитов переменного тока и кусков меди, которая не имела бы тенденции к вращению». История открытия вращающегося магнитного поля и многофазных систем до крайности запутана. В 90-е годы XIX в. прошли многие судебные процессы, на которых разные фирмы, скупившие патенты изобретателей, пытались утвердить свои права на многофазные системы. Только американская фирма «Вестингауз» провела более 25 судебных процессов.
Рис. 3.10. К пояснению открытия Феррариса
Однако исчерпывающие и получившие наибольшую известность экспериментальные и теоретические исследования вращающегося магнитного поля выполнили независимо друг от друга выдающиеся ученые итальянец Галилео Феррарис (1847–1897 гг.) и серб Никола Тесла (1856–1943 гг.) [1.6; 3.6; 3.7].
Г. Феррарис утверждал, что суть явления вращающегося магнитного поля он осознал еще в 1885 г., но доклад «Электродинамическое вращение, произведенное с помощью переменных токов» он сделал в Туринской академии (членом которой он состоял с 1880 г.) 18 марта 1888 г.
Н. Тесла в своей автобиографии рассказывал, что идея двухфазного асинхронного двигателя родилась у него еще в 1882 г., когда он работал в Будапештской телеграфной компании. Гуляя в парке с другом, он, осененный идеей, тростью сделал на песке набросок принципа, который изложил шесть лет спустя на конференции в американском Институте электроинженеров. Доклад в этом институте состоялся 16 мая 1888 г., т.е. на два месяца позднее доклада Г. Феррариса. Но первую заявку на получение патента на многофазные системы Н. Тесла подал еще 12 октября 1887 г, т.е. ранее выступления Г. Феррариса.
Остановимся сначала на работе Г. Феррариса, исходя не из приоритетных соображений, а из того, что в его работе дан более обстоятельный теоретический анализ, и еще потому, что именно перевод доклада Г. Феррариса в английском журнале попал в свое время в руки М.О. Доливо-Добровольскому и вызвал первый импульс в серии последующих замечательных изобретений.
Рис. 3.11. Модель двигателя Феррариса
Г. Феррарис умел в очень ясной форме объяснять трудные физические процессы. Вот как им было объяснено явление вращающегося магнитного поля. Рассмотрим показанную на рис. 3.10 пространственную диаграмму, на которой ось х представляет собой положительное направление вектора магнитной индукции, создаваемой одной из катушек, а ось у — положительное направление поля другой катушки. Для момента времени, когда одна магнитная индукция в точке О изображается отрезком ОА, а другая — ОБ, суммарная результирующая магнитная индукция изобразится отрезком OR. При изменении ОА и OB точка R перемещается по кривой, форма которой определяется законами изменений во времени двух полей. Если две напряженности магнитного поля имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе на четверть периода, то геометрическим местом точки R станет окружность. Налицо вращение магнитного поля. Если фазу одной из напряженностей магнитного поля или возбуждающего его тока изменить на 180°, то изменится и направление вращения результирующего магнитного поля. Если поместить в это магнитное поле снабженный валом и подшипниками медный цилиндр, то он будет вращаться. Позднее асинхронные двигатели с полым ротором в виде медного стакана получили название двигателей Феррариса.
Но как получить два переменных тока, сдвинутых один относительно другого по фазе? Г. Феррарис предложил метод «расщепления фаз», при котором искусственным путем создавался сдвиг по фазе при включении в цепь двух взаимно перпендикулярно расположенных катушек фазосмещающих устройств. На рис. 3.11 показан внешний вид модели двухфазного асинхронного двигателя, хранящейся в музее г. Турина, директором которого до конца жизни был Г. Феррарис.
Г. Феррарисом был сделан существенный вклад в теорию переменных токов. В 1886 г. в своем труде «О разности фаз у токов, о запаздывании вследствие индукции и о потерях в трансформаторе» он впервые рассматривает разность фаз токов в первичной и вторичной обмотках трансформаторов, а также дает методы расчета потерь на гистерезис и вихревые токи. В 1898 г. был опубликован его фундаментальный труд «Научные основания электротехники», вскоре переведенный на русский язык.
Н. Тесла, один из самых известных и плодовитых ученых в области электротехники, начинавший свою научную карьеру в 80-х годах XIX в., получил только в области многофазных систем 41 патент. Некоторое время Н. Тесла работал в Эдисоновской компании в Париже (1882–1884 гг.), а затем переехал в США. В 1888 г. все свои патенты по многофазным системам Н. Тесла продал главе известной фирмы Д. Вестингаузу, который в своих планах развития техники переменного тока сделал ставку на работы Н. Теслы. Впоследствии Н. Тесла много внимания уделял технике высоких частот (трансформатор Теслы) и идее передачи электроэнергии без проводов. Интересная деталь: при решении вопроса о стандартизации промышленной частоты, а диапазон предложений был от 25 до 133 Гц, Н. Тесла решительно высказался за принятую им для своих опытных установок частоту 60 Гц. Тогда отказ инженеров Вестингауза от предложения Н. Теслы послужил начальным импульсом для ученого, решившего расстаться с Вестингаузом. Но вскоре именно эта частота была принята в США в качестве стандартной.
В патентах Н. Теслы были описаны различные варианты многофазных систем. В отличие от Г. Феррариса Н. Тесла полагал, что токи следует получать от многофазных источников, а не пользоваться фазосмещающими устройствами. Утверждая, что двухфазная система, являясь минимальным вариантом системы многофазной, окажется и наиболее экономичной, Н. Тесла, а вслед за ним и фирма «Вестингауз», основное внимание сосредоточили именно на этой системе.
Схематически система Н. Теслы в ее наиболее характерной форме представлена на рис. 3.12, слева изображен синхронный генератор, справа — асинхронный двигатель. В генераторе между полюсами вращались две взаимно перпендикулярные катушки в которых генерировались два тока, сдвинутые по фазе на 90°. Концы каждой катушки были выведены на кольца, расположенные на валу генератора (на чертеже для ясности эти кольца имеют различные диаметры). Ротор двигателя имел обмотку в виде двух расположенных под прямым углом одна к другой замкнутых на себя катушек.
Основным недостатком двигателя Н. Тесла, который впоследствии сделал его неконкурентоспособным, было наличие выступающих полюсов с сосредоточенной обмоткой. Эти двигатели имели большое магнитное сопротивление и крайне неблагоприятное распределение намагничивающей силы вдоль воздушного зазора, что приводило к ухудшению характеристик машины. Таковы были следствия механического переноса в технику переменного тока конструктивных схем машины постоянного тока.
Конструкция обмотки ротора, как выяснилось позднее, тоже оказалась неудачной. Действительно, выполнение обмоток сосредоточенными (а не распределенными по всей окружности ротора) при выступающих полюсах на статоре приводило к ухудшению пусковых условий двигателя (зависимость пускового момента от начального положения ротора), а то обстоятельство, что обмотки ротора имели сравнительно большое сопротивление, ухудшало рабочие характеристики.
Рис. 3.12. Конструктивные схемы генератора и двигателя Тесла
Неудачным оказался и выбор двухфазной системы токов из всех возможных многофазных систем. Известно, что значительную долю стоимости установки для передачи электроэнергии составляют затраты на линейные сооружения и, в частности, на линейные провода. В связи с этим казалось очевидным, что чем меньше принятое число фаз, тем меньше будет число проводов и тем, следовательно, экономичнее устройство электропередачи. Двухфазная система требовала применения четырех проводов, а удвоение числа проводов по сравнению с установками постоянного или однофазного переменного токов представлялось нежелательным. Поэтому Н. Тесла предлагал в некоторых случаях применять в двухфазной системе трехпроводную линию, т.е. делать один провод общим. В этом случае число проводов уменьшалось до трех. Однако расход металла на провода при этом снижался меньше, чем можно было ожидать, так как сечение общего провода должно было быть примерно в 1,5 раза (точнее, в ?2 раз) больше сечения каждого из двух других проводов.
Встретившиеся экономические и технические трудности задерживали внедрение двухфазной системы в практику. Фирма «Вестингауз» построила несколько станций по этой системе, из которых наибольшей по масштабам была Ниагарская гидроэлектростанция.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Семейство «Открытие» (КрАЗ-6315/6316) (1982 – 1991 гг.)
Семейство «Открытие» (КрАЗ-6315/6316) (1982 – 1991 гг.) В феврале 1976 года вышло секретное Постановление Совмина и ЦК КПСС о разработке на основных советских автозаводах семейств принципиально новых тяжелых армейских грузовиков и автопоездов, выполненных по требованиям
Выбор электродвигателей
Выбор электродвигателей Вопрос. Для каких механизмов обеспечивается самозапуск их электродвигателей?Ответ. Обеспечивается для механизмов, сохранение которых в работе после кратковременных перерывов питания или понижения напряжения, обусловленных отключением КЗ,
Установка электродвигателей
Установка электродвигателей Вопрос. На каком расстоянии от конструкций зданий устанавливаются электродвигатели и их коммутационные аппараты, за исключением имеющих степень защиты не ниже IP44, а резисторы и реостаты – всех исполнений?Ответ. Устанавливаются на
Защита асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ
Защита асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ Вопрос. Какие защиты предусматриваются для электродвигателей?Ответ. Предусматриваются защиты от многофазных замыканий, однофазных замыканий на землю, токов перегрузки, а также от потери питания и
Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ
Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ Вопрос. Какая защита предусматривается для электродвигателей переменного тока?Ответ. Предусматривается защита от многофазных замыканий, в сетях с глухозаземленной нейтралью – также от однофазных замыканий на заземленные
Глава 1. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕМЕНТА
Глава 1. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕМЕНТА ХОББИ СВЯЩЕННИКА Семь металлов древности, а также сера и углерод — вот и все элементы, с которыми человечество познакомилось за многие тысячелетия своего существования вплоть до XIII века нашей эры. Восемь веков назад начался период алхимии. Он
Открытие древнего гончара
Открытие древнего гончара Один из величественнейших городов Междуречья – древний Ур. Он громаден и многолик. Это почти целое государство. Сады, дворцы, мастерские, сложные гидротехнические сооружения, культовые постройки.В небольшой гончарной мастерской, с виду
§ 3.19 Спин и квантование магнитного момента атома
§ 3.19 Спин и квантование магнитного момента атома Но мы всё ещё не у предела; после электронов или атомов электричества пришёл магнетон или атом магнетизма, который входит сейчас двумя различными путями: через изучение магнитных тел и через изучение спектров элементов…
СОТРУДНИКИ ЦНИИ ИМ. АКАД. А. И. КРЫЛОВА Специалисты в области совершенствования параметров магнитного поля ММК
СОТРУДНИКИ ЦНИИ ИМ. АКАД. А. И. КРЫЛОВА Специалисты в области совершенствования параметров магнитного поля ММК И. М. Фомин Л. А. Рудня В. А. Скулябин Е. П. Лапицкий И.И. Гуссв Э. П. Рамлау С. Т. Гузеев К). И. Назаров И. П. Краснов Г. Н.
ГЛАВА 5 Открытие электромагнетизма и создание разнообразных электрических машин, ознаменовавших начало электрификации
ГЛАВА 5 Открытие электромагнетизма и создание разнообразных электрических машин, ознаменовавших начало электрификации Открытие действия «электрического конфликта» на магнитную стрелкуВ июне 1820 г. в Копенгагене была издана на латинском языке небольшая брошюра
ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В гл. 8 был оценен экономический ущерб от повышенного потребления реактивной мощности асинхронными двигателями (АД), составляющие которого приведены на рис. 5.Чтобы получить более полное представление о
1.3. ОТКРЫТИЕ НОВЫХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
1.3. ОТКРЫТИЕ НОВЫХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА Одним из первых, кто, познакомившись с книгой В. Гильберта, решил получить более сильные проявления электрических сил, был известный изобретатель воздушного насоса и опыта с полушариями магдебургский бургомистр Отто фон Герике
2.4. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
2.4. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Наибольший интерес из всех работ В.В. Петрова представляет открытие им в 1802 г. явления электрической дуги между двумя угольными электродами, соединенными с полюсами созданного им источника высокого
2.6. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА И УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
2.6. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА И УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ Дальнейшее изучение явлений электричества и магнетизма привело к открытию новых фактов [1.4–1.6].В 1821 г. профессор Берлинского университета Томас Иоганн Зеебек (1770–1831 гг.), занимаясь
2.7. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
2.7. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ Большой вклад в современную электротехнику сделал английский ученый Майкл Фарадей, труды которого, в свою очередь, были подготовлены предшествовавшими работами по изучению электрических и магнитных явлений [1.1; 1.6; 2.6].Есть
В чем особенность двухфазной синхронной машины н теслы
Бог проявил щедрость,
когда подарил миру такого человека.
Светлане Плачковой посвящается
Издание посвящается жене, другу и соратнику, автору идеи, инициатору и организатору написания этих книг Светлане Григорьевне Плачковой, что явилось её последним вкладом в свою любимую отрасль – энергетику.
Книга 2. Познание и опыт - путь к современной энергетике
9.3. Электродвигатели переменного тока
Поскольку направление вращения электродвигателя не зависит от направления доставляемого ему тока, то каждый электродвигатель можно приводить в движение и переменным током. Однако в этом случае значительно уменьшается его мощность. Причина этого заключается в том, что переменный ток, проходя по обмотке электромагнитов, создает в сплошных сердечниках так называемые токи Фуко, на образование которых уходит значительная часть доставляемой к двигателю электрической энергии. Кроме того, у двигателей постоянного тока энергия возбуждения электромагнитов расходуется только один раз в начале действия, после чего намагничивание сердечников остается неизменным. В двигателе же переменного тока сердечники перемагничиваются при каждой перемене направления тока, на что затрачивается часть энергии. Уменьшить потери от токов Фуко пытались, делая сердечник не сплошным, а состоящим из отдельных изолированных друг от друга металлических полос. Однако это не дало приемлемого результата, а практическое применение поначалу получили лишь синхронные двигатели переменного тока.
Особенность действия первых синхронных электродвигателей переменного тока состояла в том, что для поддержания вращения двигателя ему предварительно необходимо сообщить определенный вращательный момент, величина которого определялась частотой переменного тока. После этого переменный ток будет поддерживать частоту вращения двигателя, синхронную с частотой переменного тока. Если после этого придать двигателю тормозной момент, то в зависимости от величины этого момента вращение может либо восстановиться, либо постепенно затухнуть. Именно такой синхронный двигатель переменного тока «Ганца и К о » приведен на рис. 9.24.
Он состоит из кольцеобразного многополюсного магнита с изменяющимися под действием переменного тока полярностями, а также расположенного на оси вращающегося звездообразного электромагнита. Для возбуждения этого подвижного электромагнита рабочий переменный ток двигателя преобразуется в постоянный с помощью расположенного на оси специального коммутатора с токосъемными угольными щетками. В момент начального пуска такой двигатель приходит в действие как двигатель постоянного тока. И лишь при достижении им скорости, соответствующей синхронному ходу, начинает работать как синхронный двигатель переменного тока. Такая конструкция обеспечивала, по данным фирмы «Ганца и К о », коэффициент полезного действия до 80%, чего двигатели постоянного тока не достигали даже приблизительно. Кроме того, двигатель «Ганца и К о » не изменял своей скорости вращения при перемене нагрузки на валу, изменялась лишь величина потребляемого тока.
Рис. 9.24. Синхронный двигатель переменного тока «Ганца и Ко»
Тем не менее, таким синхронным двигателям переменного тока присущ тот недостаток, что синхронность хода должна быть установлена до принятия нагрузки, после чего двигатель готов начать работу. При значительных перегрузках синхронность хода нарушалась, вплоть до полной остановки двигателя, что весьма ограничивало область его применения.
В 1870 г. была разработана конструкция асинхронных двигателей переменного тока, лишенных вышеуказанного недостатка. Появление такого двигателя, еще называемого индукционным, позволило при наличии систем распределения и трансформации переменного тока необыкновенно расширить сферу практического применения электрической энергии. В очень упрощенном виде принцип действия индукционных двигателей переменного тока основан на эффекте возникновения вращающегося магнитного поля, получаемого от действия двух переменных токов, сдвинутых по фазе на 1/4 часть периода (рис. 9.25).
К открытию эффекта вращающегося магнитного поля в современном его понимании пришли независимо друг от друга итальянский ученый Галилео Феррарис и сербский ученый и изобретатель Николо Тесла. Способ получения вращающегося магнитного поля Феррарис нашел в 1885 году, а впервые сообщил о своем открытии в докладе Туринской академии наук в марте 1888 года. Двумя месяцами позже, в мае того же года, с изложением существа своих открытий в Американском институте инженеров-электриков выступил Тесла, хотя идея бесколлекторного электродвигателя переменного тока у него появилась ещё в 1882 году.
Николо Тесла (1856–1943) родился 10 июля 1856 года в селе Смиляны (ранее Австро-Венгрия, теперь Хорватия). В 1878 году окончил Политехнический институт в Граце и в 1880 году – Пражский университет. Работал инженером в Будапеште и Париже. Уехав в 1884 году в Нью-Йорк, Тесла организовал лабораторию и в 1888 году, исходя из принципа вращающегося магнитного поля, построил двухфазные генератор и электродвигатель переменного тока. В 1891 году сконструировал резонансный трансформатор трансформатор Тесла), позволяющий получать высокочастотные колебания напряжения, и первым указал на физиологическое воздействие токов высокой частоты. Он исследовал возможность беспроволочной передачи сигналов и энергии на значительные расстояния. В 1899 году публично продемонстрировал лампы и двигатели, работающие на высокочастотном токе без проводов. Построил радиостанцию в Колорадо и радиоантенну в Лонг-Айленде. Именем Теслы названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции).
Рис. 9.25. Эффект возникновения вращающегося магнитного поля от действия двух переменных токов, сдвинутых по фазе на 1/4 часть периода
Замечательным свойством двухфазных электрических машин (рис. 9.26) является возможность сообщить движение якорю без непосредственного подвода к нему переменного тока. Тем самым исчезает потребность в использовании скользящих контактов, коммутатора или коллектора. Фирма «Вестингауз», где работал Тесла, построила несколько станций по его системе. Наибольшей по масштабам была Ниагарская гидроэлектростанция, построенная в 1896 году, где были установлены такого рода двухфазные машины переменного тока. Однако экономические и технические трудности использования двухфазной системы привели через некоторое время к полной ее замене на трехфазную.
Недостатком электродвигателей Тесла было то, что они имели большое магнитное сопротивление и крайне неблагоприятное распределение намагничивающей силы вдоль воздушного зазора, что приводило к ухудшению характеристик машины. Неудачным оказался и выбор двухфазной системы токов из всех возможных многофазных систем. Встретившиеся экономические и технические трудности задерживали внедрение двухфазной системы в практику.
Рис. 9.26. Асинхронный электродвигатель переменного тока конструкции Тесла
Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1862–1919), блестяще окончив курс Одесского реального училища, в 1880 году становится студентом Рижского политехнического института, решив посвятить себя деятельности инженера-механика. За участие в политических выступлениях студентов в марте 1881 года он был исключен из института без права поступления в какое-либо русское высшее учебное заведение. Электротехникой М.О. Доливо-Добровольский заинтересовался ещё в Рижском политехническом институте и при решении вопроса о продолжении своего обучения за пределами России он остановился на Дармштадтском высшем техническом училище. С осени 1881 г. по 1884 г. М.О. Доливо-Добровольский учился на машиностроительном факультете в Дармштадте, специально изучая электротехнику. Уже в ранних студенческих работах проявились выдающиеся инженерные способности ДоливоДобровольского. Он в совершенстве изучил постоянный ток и его применение и на последнем курсе в Дармштадте впервые предложил пусковую схему для шунтового двигателя постоянного тока, что оказало непосредственное и сильное влияние на развитие электрического привода на постоянном токе. В 1884 году, окончив с отличными оценками Дармштадтское высшее техническое училище, он поступил на работу конструктором на заводы электротехнической компании Т. Эдисона (впоследствии фирма AEG; с 1909 г. – директор этой фирмы). В 1887–1888 годах работал над усовершенствованием электромагнитных амперметров и вольтметров для измерения постоянного и переменного токов. Для различного рода измерительных приборов удачно применил принцип двигателя с вращающимся магнитным полем, создал приборы для устранения в телефонах помех от электрических сетей сильных токов, изобрел способ деления напряжения постоянного тока, основанный на применении неподвижной катушки индуктивности, которую назвал делителем напряжения. Последние годы своей жизни М.О. Доливо-Добровольский был занят мыслью о передаче энергии на большие расстояния. Свои взгляды по этому вопросу он изложил в обстоятельном докладе «О пределах возможности передачи энергии на расстояние переменным током». Смерть М.О. Доливо-Добровольского 15 ноября 1919 года прервала его работы в самом разгаре.
Рис. 9.27. Двигатель трехфазного переменного тока мощностью в 100 л.с. конструкции Доливо-Добровольского
Рис. 9.28. Отделение электродвигателей переменного тока на заводе Шуккерта в Нюрнберге
Более совершенной электрической системой оказалась трехфазная. Наибольшая заслуга среди ученых и инженеров разных стран (немец Ф. Хазельвандер, француз М. Депре, американец Ч. Бредли) принадлежит русскому электротехнику Михаилу Осиповичу ДоливоДобровольскому, сумевшему придать своим работам практический характер, создавшему трехфазные асинхронные двигатели, трансформаторы, разработавшему четырехи трехпроводную цепи. Его по праву считают основоположником трехфазных систем.
Доливо-Добровольский усовершенствовал двигатель Тесла, используя три сдвинутых по фазе переменных тока вместо двух. В 1888 году он построил первый трехфазный генератор переменного тока мощностью около 3 кВт, от которого привел в действие свой первый трехфазный двигатель со статором в виде кольца Грамма и ротором в виде сплошного медного цилиндра. Дальнейшие работы привели его к построению асинхронного трехфазного двигателя с ротором из литого железа с насаженным полым медным цилиндром. В 1889 году конструкция асинхронного электродвигателя была значительно улучшена применением ротора типа «беличьего колеса». Опытная установка такой машины поражала всех электротехников своими небольшими размерами при заданной мощности трехфазного электродвигателя. На рис. 9.27 показан двигатель трехфазного переменного тока мощностью в 100 л.с. конструкции ДоливоДобровольского.
Одновременно М.О. Доливо-Добровольский исследовал соединения звездой и треугольником, экспериментировал с токами различных напряжений и с машинами, имеющими разное число пар полюсов, разработал все элементы трехфазных цепей переменного тока: трансформаторы трехфазного тока (1890), пусковые реостаты, измерительные приборы, схемы включения генераторов и двигателей звездой и треугольником.
На рис. 9.28 приведен общий вид цеха по производству электродвигателей переменного тока на заводе Шуккерта в Нюрнберге. С изобретением трехфазной системы переменного тока такие электродвигатели в дальнейшем получили массовое распространение во всем мире.
Читайте также: