(499) 267-83-08

в рабочие дни с 11:00 до 19:00

(967) 289-13-39

ежедневно с 9:00 до 23:00

Записаться

Появилась возможность записаться он-лайн!

Этапы обучения

Теория и практическое обучение вождению на механике или автомате, индивидуальный подход, никаких дополнительных затрат.


История развития электрических машин


История развития электрических машин и трансформаторов

Возможность преобразования электрической энергии в механическую была впервые установлена М. Фарадеем, создавшим в 1821 году первую модель электрического двигателя, в которой электрический ток, протекая по медному проводу, вызывал его движение вокруг вертикально поставленного постоянного магнита. Однако дальнейшие работы по созданию электродвигателя в течение более чем десятилетнего периода не приносили удовлетворительных результатов. Лишь в 1834 году русским академиком Б. С. Якоби была создана конструкция, послужившая прототипом современного электродвигателя.

Возможность создания электрического генератора возникла только после открытия М. Фарадеем в 1831 году закона электромагнитной индукции. Используя это открытие, братья Пикси в 1832 году создали конструкцию первого электрического генератора с вращающимися постоянными магнитами и с коммутатором для выпрямления тока.

Первое время развитие электродвигателей и генераторов шло независимо друг от друга.

В 1833 году Ленцем был сформулирован принцип обратимости электрических машин, а в 1838 году этот принцип был практически осуществлен.

Дальнейшим этапом развития генераторов явилась замена постоянных магнитов электромагнитами.

Начальный период развития электрических машин связан главным образом с постоянным током. Объясняется это тем, что потребителями электрической энергии являлись установки, работающие исключительно на постоянном токе (дуговые лампы, установки гальванопластики и т.п.). Применение электрического освещения в крупных городах потребовало повышения мощности электрических генераторов и их дальнейшего усовершенствования.

В 1867 году В. Сименс применил принцип самовозбуждения для генераторов последовательного возбуждения. В этом же году Д. Максвелл впервые дал математическую теорию электрической машины с самовозбуждением, заложив основы теории электрических машин.

В 1870 году З. Грамм построил машину с кольцевым якорем, а в 1873 году Ф. Гефнер-Алтенек и В. Сименс сконструировали машину с «барабанным» якорем.

Развитие электрических железных дорог значительно увеличило спрос на электродвигатели и генераторы, что способствовало их дальнейшему совершенствованию.

В 80-х годах 19 века возникла необходимость передавать электроэнергию на расстояние. В 1882 году были проведены опыты по передаче электроэнергии на постоянном токе при повышенном напряжении. Однако высокое напряжение в генераторах постоянного тока ухудшило работу коллектора, что часто приводило к авариям. Все это усиливало интерес электротехников того времени к переменному току.

Большая заслуга в развитии переменного тока принадлежит русскому ученому П. Н. Яблочкову, который широко использовал переменный ток для питания изобретенных им электрических свечей. В 1876 году П. Н. Яблочков применил для питания этих свечей трансформаторы с незамкнутым сердечником, положив тем самым начало практическому использованию трансформаторов.

Трансформаторы с замкнутым сердечником, подобные современным трансформаторам, появились позднее, в 1884 году.

Началом практического применения переменного тока для целей электропривода следует считать 1889 год, когда выдающийся русский инженер М. О. Доливо-Добровольский предложил для практического применения трехфазную систему переменного тока и построил трехфазный асинхронный двигатель и трехфазный трансформатор.

Первая линия электропередачи трехфазного переменного тока протяженностью 175 км при напряжении 15 тысяч вольт с применением трехфазных трансформаторов была сооружена Доливо-Добровольским в 1891 году. Результаты испытаний этой линии подтвердили возможность применения системы трехфазного тока для передачи значительных количеств электроэнергии при сравнительно высоком КПД.

К началу 20 века были созданы все основные виды электрических машин и разработаны основы их теории. Начиная с этого времени быстрыми темпами происходит электрификация промышленности и транспорта.

В связи с этим растут мощности электростанций, создаются турбогенераторы – машины, непосредственно соединенные с паровой турбиной. Увеличивается мощность генераторов и трансформаторов. Если в 1900 году мощность генератора не превышала 5 тыс. ква, то к 1920 году были построены турбогенераторы мощностью 60 тыс. ква. Применение водородного охлаждения дало возможность строить турбогенераторы мощностью более 500 тыс. ква.

www.electrolibrary.info

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Основные этапы.Электрические машины изобретены немногим более ста лет назад. В 1831 г. М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции и сформулировал закон электромагнитной индукции. В следующие годы (1833—1834) русский академик

Э. X. Ленц дал глубокий анализ явлению электромагнитной индукции и в своем «правиле» показал, что это явление и явление Ампера (силовое действие магнитного поля на ток) представляют собой две стороны единого электромагнитного процесса. Из «правила Ленца» вытекает принцип обратимости электрической машины.

В годы, непосредственно следующие за открытиями Фарадея и Ленца, появляются первые модели электромагнитных генераторов постоянного тока. В 1834 г. петербургский академик Б. С. Якоби предложил первый электрический двигатель с вращательным движением. До этого изобретения электрические двигатели имели механическую схему по типу паровой машины с возвратно-поступательным движением.

В семидесятых годах прошлого столетия была открыта возможность электромагнитного возбуждения и самовозбуждения машин. Следующей ступенью в развитии электрических машин явилось изобретение кольцевого, а затем барабанного якоря, что позволило осуществить промышленные модели.

В 1878 г. П. Н. Яблочковым были предложены и изготовлены реальные модели, послужившие прототипом современного синхронного генератора и трансформатора с незамкнутой магнитной цепью. В 1884—1885 гг. Голардс, Гибс, братья Гопкинс и другие инженеры предложили трансформатор с замкнутым магнитопроводом.

Важным этапом в развитии электрических машин является изобретение и разработка М. О. Доливо-Добровольским системы трехфазного тока и осуществление электропередачи на значительное расстояние. В 1889 г. он изобрел трехфазный асинхронный двигатель. В 1890 г. М. О. Доливо-Добровольский предложил конструкцию трехфазного трансформатора. В том же году Броун построил первый трансформатор с масляным охлаждением, получивший в дальнейшем широкое распространение.

В девятисотых годах для генерирования электроэнергии начинают применяться вместо паровых машин паровые турбины, имеющие большую мощность и более высокий к. п. д. Генерирование энергии все более возрастающих мощностей при наличии высокоскоростных паровых турбин удобнее производить мощными быстроходными синхронными машинами трехфазного тока нежели машинами постоянного тока, мощность которых ограничена. Кроме того, удобство трансформации и передачи электрической энергии трехфазного тока на значительные расстояния и преимущества асинхронного двигателя были очевидны. В результате система трехфазного тока быстро получила всеобщее признание и широкое распространение взамен повсеместно используемой ранее системы постоянного тока.

Стремление повысить к. п. д. электрических машин привело к созданию электротехнической легированной стали, имеющей малые удельные потери. Увеличение производства электрических машин привело к разработке более совершенной технологий их изготовления. Все это позволило получить совершенные электрические машины, которые к этому времени в значительной мере вытеснили другие типы двигателей. В результате началась широкая электрификация промышленных предприятий, транспорта, металлургической, каменноугольной и практически всех других видов промышленности.

С 1915 г. начинают использовать короткозамкнутую обмотку для пуска синхронных двигателей, которые характеризуются высоким коэффициентом мощности (cos φ). В тот же период начинают применять предложенные М. О. Доливо-Добровольским глубоко-пазные и двухклеточные асинхронные двигатели вместо двигателей с фазным ротором. В связи с ростом мощности энергетических систем становится возможным пуск таких короткозамкнутых двигателей непосредственно от сети без специальных приспособлений.

В начале тридцатых годов нашего столетия начинается массовое применение микромашин для бытовых приборов, медицинского оборудования, пищевой и легкой промышленности. Получает распространение однофазный конденсаторный асинхронный микродвигатель. Разрозненные виды микромашйн в большинстве случаев выпускались кустарными предприятиями местной промышленности.

С середины тридцатых годов электрические микромашины применяют в системах автоматики и следящего привода. В связи с этим начинается быстрое развитие микродвигателей и тахогенераторов постоянного тока, сельсинов, асинхронных тахогенераторов и исполнительных двигателей.

В сороковых годах проводятся большие работы по созданию электромашинных усилителей, двигателей с полым ротором, и разрабатывается теория исполнительных двигателей автоматических устройств. Улучшение качества магнитных сталей позволило создать машины с постоянными магнитами и гистерезисные микродвигатели с высокими техническими и эксплуатационными показателями.

В пятидесятых годах в связи с ростом вычислительной техники начинают быстро развиваться и совершенствоваться шаговые двигатели импульсного действия. В это же время получают большое распространение магнитные усилители, которые являются более надежными, чем усилители других видов.

С начала шестидесятых годов разрабатываются конструкции малоинерционных двигателей с печатными схемами обмоток.

Количество выпускаемых в Советском Союзе микродвигателей непрерывно увеличивается. В настоящее время их производство составляет несколько десятков миллионов штук в год.

37)Успехи советского электромашиностроения

Успехи советского электромашиностроения.Коммунистическая партия и советское правительство всегда уделяли большое внимание электрификации. Гениальная формула В. И. Ленина: «Коммунизм— это есть Советская власть плюс электрификация всей страны» — показывает, какое большое значение придавал он энергооснащенности народного хозяйства. Сразу после гражданской войны по инициативе В. И. Ленина был разработан план ГОЭЛРО — первый план электрификации России. В. И. Ленин назвал его второй программой партии. План ГОЭЛРО был успешно осуществлен, и в результате уже в 1931 г. выработка электроэнергии увеличилась в четыре раза по сравнению с дореволюционной.

В настоящее время Коммунистическая партия Советского Союза продолжает уделять огромное внимание электрификации страны. В новой, третьей Программе КПСС, принятой на XXII съезде в 1961 г., говорится: «Электрификация, являющаяся стержнем строительства экономики коммунистического общества, играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства, в осуществлении всего современного технического прогресса».

Благодаря неустанной заботе Коммунистической партии и Советского правительства наша страна достигла невиданных в мире темпов электрификации. В настоящее время установленная мощность электростанций у нас утраивается за десять лет. Программа КПСС предусматривает доведение годовой выработки электроэнергии до 900—1000 млрд. квт·ч к 1970 году и до 2700— 3000 млрд квт·ч к 1980 г.

Электропромышленность является технической базой электрификации, поэтому интенсивное развитие электроэнергетики требует быстрого увеличения выпуска и усовершенствования электрических машин. Учитывая мощность повышающих и понижающих трансформаторов и то, что не все электрические машины работают одновременно, на каждый киловатт увеличенной установленной мощности электростанций требуется увеличение мощности всех видов электрических машин приблизительно на 10 квт.

В дореволюционной России отсутствовала отечественная электропромышленность. Немногие имевшиеся электромашиностроительные заводы являлись филиалами заграничных предприятий, которые в основном занимались лишь сборкой машин. Как правило, на русских электромашиностроительных заводах не было проектных бюро, разрабатывающих новые конструкции.

После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы новые мощные электромашиностроительные заводы и восстановлены старые. Советское правительство провело большую работу по подготовке квалифицированных кадров и созданию научно-исследовательских институтов, в результате чего отечественное электромашиностроение уже к тридцатым годам освоило производство крупных электрических машин, а к сороковым — достигло уровня передовых капиталистических стран.

Предусмотренная планом ГОЭЛРО широкая электрификация промышленности требовала большого ассортимента разнообразных электрических машин. Одной из важнейших задач было создание серий, в которых предусматривалась максимальная унификация отдельных узлов и деталей электрических машин разных типов.

В условиях ведения социалистического планового хозяйства разработка единых серий выходит за рамки отдельных заводов и становится возможным создание Всесоюзных единых серий электрических машин. При этом достигается полная взаимозаменяемость однотипных машин, изготовленных разными заводами. Единая серия имеет удобную для нужд промышленности твердую шкалу мощностей с повторяющимися значениями мощности для различных скоростей вращения. Серийные двигатели изготовляются заводами по единым чертежам, имеют одинаковые установочные размеры и взаимозаменяемые узлы и детали. Централизованное проектирование Всесоюзных единых серий явилось большим прогрессом в электромашиностроении.

Современные мощные объединенные энергетические системы Советского Союза позволяют значительно повысить единичную мощность машины. Увеличение мощности генератора ведет к экономии денежных средств и материальных ресурсов при изготовлении и позволяет значительно снизить капиталовложения при строительстве электростанций и годовые расходы при эксплуатации.

Повышение мощности машины связано с увеличением ее диаметра и длины. При современном состоянии металлургии генераторы мощностью 100 тыс. квт имеют предельные габариты по условию механической прочности. Дальнейшее повышение мощности единицы при сохранении габаритов возможно лишь за счет увеличения электромагнитных нагрузок, что в свою очередь осуществимо лишь путем форсированного охлаждения обмоток ротора и статора. Использование водорода с повышенным давлением вместо охлаждающего воздуха позволяет увеличить мощность машины примерно в 1,3 раза, поэтому в настоящее время наблюдается тенденция к форсированному охлаждению крупных электрических машин. Для большей эффективности применяют непосредственное охлаждение обмоток, при котором проводники обмоток находятся в соприкосновении с охлаждающим агентом — водородом или водой. Это позволяет повысить мощность единичного генератора до 800 тыс. квт и более.

Наша электропромышленность изготовляет электрические машины, обладающие высокими техническими показателями самых разнообразных мощностей — от долей ватта до сотен тысяч киловатт. Ведется изготовление машин мощностью 500 тыс. квт в единице. В стадии проектирования находятся генераторы мощностью 800 тыс. квт. Мощность одного такого генератора соответствует суммарной мощности всех электрических станций дореволюционной России.

Бурно растет производство электрических микродвигателей, создаются и усовершенствуются новые виды микромашин. Точность выходных величин у выпускаемых в Советском Союзе микромашин достигает 0,01 % и. выше.

За годы Советской власти со времени принятия плана ГОЭЛРО наша электропромышленность достигла невиданных успехов. Мощность одного генератора увеличилась в 1000 раз (с 500 квт до 500 000 квт). В Советском Союзе создано большое количество электромашиностроительных заводов, конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов, разрабатывающих и выпускающих электрические машины, превосходящие во многих случаях по своим показателям машины иностранных фирм.

38)Опыты Фарадея и принцип действия трансформатора

Явление, лежащее в основе действия электрического трансформатора, было открыто английским физиком Майклом Фарадеем в 1831 г. при проведении им основополагающих исследований в области электрической энергии.

В 1831 г. Фарадей показал, что для порождения магнитным полем тока в проводнике необходимо, чтобы поле было переменным. Фарадей изменял напряженность магнитного поля, замыкая и прерывая электрическую цепь, порождающую поле. Тот же эффект достигается, если воспользоваться переменным током, т. е. током, направление которого меняется со временем. Это явление взаимодействия между электрическими и магнитными силами получило название электромагнитной индукции.В трансформаторе обмотка из витков провода, подключенная к источнику питания и порождающая магнитное поле, называется первичной. Другая обмотка, в которой под действием этого поля возникает электродвижущая сила (ЭДС), называется вторичной. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, т. е. ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует ЭДС в первичной точно так же, как первичная обмотка индуцирует ЭДС во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает ЭДС. Это явление, называемое самоиндукцией, наблюдается также и во вторичной обмотке. На явлении взаимной индукции и самоиндукции основано действие трансформатора.

Спустя примерно 45 лет появились первые ТС, содержавшие все основные элементы современных устройств. Это событие стало настоящей революцией в молодой тогда области электротехники, связанной с созданием цепей электрического освещения. На рубеже веков электроэнергетические системы переменного тока стали уже общепринятыми, и ТС получил ключевую роль в передаче и распределении электрической энергии. А в дальнейшем он также занял существенное место как в технике электросвязи, так и в радиоэлектронной аппаратуре.

Современные ТС превосходят своих предшественников, созданных к началу XX столетия, по мощности в 500, а по напряжению – в 15 раз; их масса в расчете на единицу мощности снизилась приблизительно в 10 раз, а коэффициент полезного действия близок к 99%.

В своих экспериментах Фарадей опирался на результаты датского физика Ханса Кристиана Эрстеда, который в 1820 г. установил, что ток, проходящий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. Открытие Эрстеда было воспринято с большим интересом, поскольку электричество и магнетизм считались до этого проявлениями совершенно различных и независимых друг от друга сил. И уж если электрический ток мог порождать магнитное поле, то казалось вполне вероятным, что магнитное поле в свою очередь могло порождать электрический ток.

В трансформаторе обмотка из витков провода, подключенная к источнику питания и порождающая магнитное поле, называется первичной. Другая обмотка, в которой под действием этого поля возникает электродвижущая сила (ЭДС), называется вторичной. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, т. е. ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует ЭДС в первичной точно так же, как первичная обмотка индуцирует ЭДС во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает ЭДС. Это явление, называемое самоиндукцией, наблюдается также и во вторичной обмотке.

Итак, на явлении взаимной индукции и самоиндукции основано действие трансформатора. Для эффективной работы этого устройства необходимо, чтобы между его обмотками существовала связь и каждая из них обладала высокой самоиндукцией. Этим условиям можно удовлетворить, намотав первичную и вторичную обмотки на железный сердечник так, как это сделал Фарадей в своих первых экспериментах. Железо увеличивает количество силовых линий магнитного поля приблизительно в 10 000 раз. О материалах, обладающих таким свойством, говорят, что они имеют высокую магнитную проницаемость. Кроме того, железный сердечник локализует поток магнитной индукции, благодаря чему обмотки трансформатора могут быть пространственно разделены и все же оставаться индуктивно связанными.

В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту же ЭДС в каждом витке, суммарная ЭДС, индуцируемая в обмотке, пропорциональна полному числу ее витков. Если в трансформаторе не происходит потери энергии, мощность в цепи вторичной обмотки должна быть равна мощности, подводимой к первичной обмотке. Другими словами, произведение напряжения на силу тока во вторичной обмотке должно быть равно произведению напряжения и тока в первичной. Таким образом, токи оказываются обратно пропорциональными отношению напряжений в двух обмотках и, следовательно, отношение токов обратно пропорционально отношению числа витков в обмотках. Такой подсчет мощности справедлив лишь в том случае, если токи и напряжения совпадают по фазе; условие высокой самоиндукции обеспечивает пренебрежимо малую величину токов, не совпадающих по фазе.

Идеальный ТС представляет для инженеров-электриков инструмент, аналогичный рычагу в механике, но вместо преобразований силы и перемещения ТС преобразует напряжение и ток. Вместо отношения плеч силы количественной характеристикой трансформатора является отношение между числом витков в его обмотках. Конечно, идеального трансформатора не существует, но практически реализованные устройства очень близки к идеальным. Железный сердечник является непременной составной частью всех современных силовых ТС, а медь благодаря своему низкому электрическому сопротивлению была и остается основным материалом, из которого изготовляют провод для обмоток.

После своего открытия Фарадей не стал детально исследовать открытое явление, полагая, что его работу продолжат другие. Однако в действительности оказалось, что в течение нескольких последующих десятилетий устройства, подобные трансформаторам, не нашли широкого практического применения. Особый интерес представляли первые опыты с «индукторами», состоящими из провода, намотанного на железный сердечник, в частности, изучение способности этих устройств порождать искры, когда ток в обмотке прерывался. Среди известных ученых, занимавшихся этим явлением, был американец Джозеф Генри, первый секретарь и директор Смитсоновского института. Впоследствии его именем была названа единица индуктивности.

В этих экспериментах выяснилось, что токи, циркулирующие в сплошных металлических сердечниках, рассеивали энергию. Чтобы свести к минимуму эти так называемые вихревые токи, сердечники стали делать непроводящими в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям трансформатора. Теперь сердечники представляли собой «связку» изолированных железных проводов.

39) Начало прмышленного применения трансформатора

В то время в качестве источников питания для работы с трансформаторами использовались батареи, а чтобы получить необходимые изменения тока, первичная цепь периодически прерывалась и замыкалась. После того как в 60-х годах XIX была изобретена динамо-машина – генератор электрической энергии, также основанный на открытиях Фарадея, – появилась возможность использовать переменный ток. Первый, кто подсоединил ТС к источнику переменного тока, был Уильям Гроув, которому для его лабораторных опытов понадобился источник высокого напряжения. Но этот опыт оставался незамеченным до тех пор, пока Томас Альва Эдисон не начал работать над осуществлением идеи электрического освещения в 1880-х годах.

К этому времени уже существовали электрические лампы с платиновыми нитями накала и лампы на основе электрической дуги, или дугового разряда между двумя электродами. Лампы обоих типов работали неплохо, однако их электрические характеристики накладывали некоторые ограничения на способы их включения в электрическую цепь. В частности, все лампы подключались последовательно, подобно елочным гирляндам, поэтому они загорались и гасли одновременно.

Хотя такой способ был приемлем, например, для уличного освещения, невозможность включать и выключать отдельные лампы в произвольные моменты времени, а также высокое напряжение, необходимое при последовательном соединении большого числа осветительных приборов, препятствовали его применению в жилых домах и на небольших предприятиях. Способ же параллельного соединения, в котором каждая лампа работает в своей собственной цепи, требовал слишком толстых медных проводов для подведения достаточно сильного тока к лампам, имевшим в то время относительно низкое сопротивление. Одним из главных изобретений Эдисона была лампа накаливания с угольной нитью, открывшей благодаря своему высокому сопротивлению путь к практической реализации систем параллельного подключения осветительных приборов. Используя эти лампы накаливания и генератор постоянного тока, Эдисон в 1882 г. создал в Нью-Йорке первую промышленную систему электрического освещения.

Приблизительно в то же время ТС были впервые применены в системах электрического освещения в Англии. Французский изобретатель Люсьен Х. Голар и английский промышленник Джон Д. Гиббс воспользовались трансформаторами для подсоединения ламп накаливания к осветительной системе на дуговых лампах. Поскольку дуговые лампы соединялись последовательно, первичные обмотки ТС находились в последовательном соединении с дуговыми лампами. В 1882 г. Голар и Гиббс получили патент на свое устройство, названное ими вторичным генератором. Его работу они продемонстрировали в 1883 г. в Англии, а в 1884 г. – в Италии. Вторичный генератор не нашел широкого применения, однако он стимулировал создание других устройств.

Среди тех, кто заинтересовался работой Голара и Гиббса, были три венгерских инженера из будапештской фирмы Ganz and Company. Они присутствовали при демонстрации действия вторичного генератора в Италии и пришли к выводу, что последовательное соединение имеет серьезные недостатки. По возвращении в Будапешт Макс Дери, Отто Т. Блажи и Карл Циперовский сконструировали и изготовили несколько ТС для систем параллельного соединения с генератором. Их ТС (с замкнутыми железными сердечниками, которые значительно лучше подходили для параллельного соединения, чем «связки» железных проводов с открытыми концами) были двух типов. В первом типе провод наматывался на тороидальный сердечник, во втором, наоборот, железные провода сердечника наматывались вокруг тороидальной «связки» проводников.

В мае 1885 г. Дери, Блажи и Циперновски продемонстрировали на национальной выставке в Будапеште свою систему, которую принято считать прототипом современных осветительных систем. Она состояла из 75 параллельно соединенных ТС, подводивших питание к 1067 лампам накаливания Эдисона от генератора переменного тока с напряжением 1350 В. Тс имели тороидальные железные сердечники.

Система Голара и Гиббса произвела также впечатление на американца по имени Джордж Вестингауз. В 80-х годах Вестингауз был уже признанным изобретателем и промышленником. В то время он работал над системой распределения природного газа для освещения. После успехов, достигнутых Эдисоном, Вестингауз заинтересовался новым источником энергии, но сомневался в возможности ее широкого применения. Его скептицизм был в достаточной степени оправданным. В параллельных системах увеличение нагрузки требовало увеличения силы тока, а нагрузка в масштабах целого города потребовала бы колоссальных токов. Однако передача электрической энергии при больших токах неэффективна. Нужно было либо передавать ток по очень толстым медным проводам, либо строить электрические станции в непосредственной близости от потребителя, разбросав множество мелких генераторов по всей территории города.

Многие специалисты искали способы передачи электрической энергии при более высоком напряжении по сравнению с тем, которое требовалось в потребляющих устройствах. В 1884 г. Вестингауз нанял молодого инженера Уильяма Стэнли, у которого возникла идея воспользоваться ТС для решения проблемы передачи электрической энергии. Узнав о работе Голара и Гиббса, он посоветовал Вестингаузу приобрести патенты на ТС. Стэнли был убежден в преимуществах параллельных схем соединения, и к началу лета 1885 г. им уже было создано несколько ТС с сердечниками замкнутой формы.

Вскоре в связи с ухудшившимся состоянием здоровья Стэнли вынужден был уехать вместе со своей лабораторией из промышленного задымленного Питтсбурга. С одобрения Вестингауза он переселился в Грейт-Бэррингтон, шт. Массачусетс, где продолжал работать над трансформаторами. Тем временем Вестингауз, еще не до конца убежденный в эффективности параллельного соединения, экспериментировал с различными комбинациями вторичных генераторов Голара и Гиббса вместе с другим пионером в области электротехники Оливером Б. Шелленбергером.

К декабрю 1885 г. успехи, достигнутые Стэнли, наконец, убедили Вестингауза и он вместе с Шелленбергом и еще одним блестящим инженером Альбертом Шмидомм приступил к усовершенствованию трансформатора Стэнли, с тем чтобы он (в отличие от венгерского торроидального устройства) стал простым и дешевым в производстве. Сначала сердечник изготавливался из тонких железных пластин в форме буквы Н. Обмотки из изолированной медной проволоки наматывались на горизонтальную часть сердечника, свободные концы которого замыкались дополнительными слоями железных полосок. Стэнли предложил изготавливать железные пластины в форме буквы Ш, чтобы центральный стержень можно было легко вставлять в заранее намотанную катушку. Ш-образные пластины укладывались в чередующихся противоположных направлениях, а на концы пластин укладывались прямые железные полоски для замыкания магнитной цепи. Эта конструкция трансформатора применяется и в наши дни.

40) Самый мощный российский ТС

В 2007 г. Холдинговой компанией «Электрозавод» (Москва) был изготовлен самый мощный из ранее выпускаемых в Рф ТС – ТЦ-630000/330 мощностью 630 МВА на напряжение 330 килоВ, весом около 400 тонн. Тс нового поколения разработан для объектов Концерна «Рос_Энергоатом». Поставка новейшего энергетического оборудования на Курскую А.Э.С намечена на январь-февраль 2008 г..

Трансформатор разработан на современном техническом уровне с использованием новых конструктивных и технологических решений, современных материалов и опыта передовых фирм. В результате внедрения новейших научно-технических разработок характеристики трансформатора ТЦ-630000/330 значительно превосходят характеристики по ГОСТ. Так, потери холостого хода снижены на 38%, транспортная масса снижена на 22,2%, полная масса – на 14,5%, масса масла – на 12,9%.

По техническим параметрам, надежности, удобству монтажа и эксплуатации ТС находится на современном мировом уровне, отличительной особенностью является его полная взаимозаменяемость с аналогичным оборудованием, установленным на объектах Концерна «Рос_Энергоатом», что значительно позволяет сократить расходы и время по монтажу энергетического оборудования.

41)Состояние электроэнергетической отрасли в настоящее время и основные виды организаций этой отрасли

Состояние отрасли в настоящее время характеризуется нарастанием дефицита генерирующих мощностей и недостаточным уровнем развития электрических сетей.

Мощность электростанций электроэнергетического комплекса России составляет 220,0 млн кВт, в составе ЕЭС России имеется 468 ТЭС суммарной мощностью 138,7 млн кВт. Установленная мощность гидроэлектростанций в 2007 году составляла 46 млн кВт.

Установленная мощность 30 энергоблоков в составе 10 действующих АЭС составляет 23,5 млн кВт.

Протяжённость электрических сетей ОЭС России напряжением свыше 110 кВ составляет более 442 тыс. километров.

С 1 июля 2008 года в результате реорганизации РАО «ЕЭС России» были сформированы следующие основные организации электроэнергетической отрасли:

  • ОАО «ФСК ЕЭС» — оказание услуг по передаче электрической энергии (мощности) по сетям, относящимся к ЕНЭС;
  • ОАО «СО ЕЭС» — оказание услуг по диспетчеризации;
  • ТГК/ОГК (20 компаний) — выработка электрической энергии (мощности) на тепловых электростанциях;
  • ОАО «РусГидро» — выработка электрической энергии (мощности) на гидроэлектростанциях;
  • ОАО «МРСК Холдинг» — оказание услуг по передаче электрической энергии (мощности) по территориальным распределительным сетям;
  • ОАО «РАО ЭС Востока» — все компании электроэнергетики Дальнего Востока.

В результате завершения структурных преобразований государство обеспечило контроль за естественно-монопольным сектором электроэнергетики:

  • более 75 % акций ОАО «ФСК ЕЭС»;
  • 100 % акций ОАО «СО ЕЭС».

Кроме того, государство сохранило участие в следующих компаниях: более 52 % акций ОАО «ГидроОГК», ОАО «Холдинг МРСК» и ОАО «РАО ЭС Востока».

С 2003 по 2007 годы в России наблюдался устойчивый рост производства электроэнергии со среднегодовым темпом 102,6 %.

В 2006 году в России было построено 1,6 гигаватта энергомощностей.[1]

В 2010 году Россия вышла на докризисный уровень производства электроэнергии, произведя 1025 млрд кВтч электроэнергии.[2] В этом году в России был построен самый большой за последние десять лет объем электроэнергетической мощности — 3,2 гигаватта.[3]

42) Проблемы электроэнергетической отрасли в настоящее время

Среди накопившихся проблем отрасли следует выделить:

megaobuchalka.ru

Voprosy_istoria_elektroenergetiki - Стр 3

36)Развитие электрических машин в конце 19 века

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Основные этапы. Электрические машины изобретены немногим более ста лет назад. В 1831 г. М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции и сформулировал закон электромагнитной индукции. В следующие годы (1833—1834) русский академик

Э. X. Ленц дал глубокий анализ явлению электромагнитной индукции и в своем «правиле» показал, что это явление и явление Ампера (силовое действие магнитного поля на ток) представляют собой две стороны единого электромагнитного процесса. Из «правила Ленца» вытекает принцип обратимости электрической машины.

В годы, непосредственно следующие за открытиями Фарадея и Ленца, появляются первые модели электромагнитных генераторов постоянного тока. В 1834 г. петербургский академик Б. С. Якоби предложил первый электрический двигатель с вращательным движением. До этого изобретения электрические двигатели имели механическую схему по типу паровой машины с возвратно-поступательным движением.

В семидесятых годах прошлого столетия была открыта возможность электромагнитного возбуждения и самовозбуждения машин. Следующей ступенью в развитии электрических машин явилось изобретение кольцевого, а затем барабанного якоря, что позволило осуществить промышленные модели.

В 1878 г. П. Н. Яблочковым были предложены и изготовлены реальные модели, послужившие прототипом современного синхронного генератора и трансформатора с незамкнутой магнитной цепью. В 1884—1885 гг. Голардс, Гибс, братья Гопкинс и другие инженеры предложили трансформатор с замкнутым магнитопроводом.

Важным этапом в развитии электрических машин является изобретение и разработка М. О. Доливо-Добровольским системы трехфазного тока и осуществление электропередачи на значительное расстояние. В 1889 г. он изобрел трехфазный асинхронный двигатель. В 1890 г. М. О. Доливо-Добровольский предложил конструкцию трехфазного трансформатора. В том же году Броун построил первый трансформатор с масляным охлаждением, получивший в дальнейшем широкое распространение.

В девятисотых годах для генерирования электроэнергии начинают применяться вместо паровых машин паровые турбины, имеющие большую мощность и более высокий к. п. д. Генерирование энергии все более возрастающих мощностей при наличии высокоскоростных паровых турбин удобнее производить мощными быстроходными синхронными машинами трехфазного тока нежели машинами постоянного тока, мощность которых ограничена. Кроме того, удобство трансформации и передачи электрической энергии трехфазного тока на значительные расстояния и преимущества асинхронного двигателя были очевидны. В результате система трехфазного тока быстро получила всеобщее признание и широкое распространение взамен повсеместно используемой ранее системы постоянного тока.

Стремление повысить к. п. д. электрических машин привело к созданию электротехнической легированной стали, имеющей малые удельные потери. Увеличение производства электрических машин привело к разработке более совершенной технологий их изготовления. Все это позволило получить совершенные электрические машины, которые к этому времени в значительной мере вытеснили другие типы двигателей. В результате началась широкая электрификация промышленных предприятий, транспорта, металлургической, каменноугольной и практически всех других видов промышленности.

С 1915 г. начинают использовать короткозамкнутую обмотку для пуска синхронных двигателей, которые характеризуются высоким коэффициентом мощности (cos φ). В тот же период начинают применять предложенные М. О. Доливо-Добровольским глубоко-пазные и двухклеточные асинхронные двигатели вместо двигателей с фазным ротором. В связи с ростом мощности энергетических систем становится возможным пуск таких короткозамкнутых двигателей непосредственно от сети без специальных приспособлений.

В начале тридцатых годов нашего столетия начинается массовое применение микромашин для бытовых приборов, медицинского оборудования, пищевой и легкой промышленности. Получает распространение однофазный конденсаторный асинхронный микродвигатель. Разрозненные виды микромашйн в большинстве случаев выпускались кустарными предприятиями местной промышленности.

С середины тридцатых годов электрические микромашины применяют в системах автоматики и следящего привода. В связи с этим начинается быстрое развитие микродвигателей и тахогенераторов постоянного тока, сельсинов, асинхронных тахогенераторов и исполнительных двигателей.

В сороковых годах проводятся большие работы по созданию электромашинных усилителей, двигателей с полым ротором, и разрабатывается теория исполнительных двигателей автоматических устройств. Улучшение качества магнитных сталей позволило создать машины с постоянными магнитами и гистерезисные микродвигатели с высокими техническими и эксплуатационными показателями.

В пятидесятых годах в связи с ростом вычислительной техники начинают быстро развиваться и совершенствоваться шаговые двигатели импульсного действия. В это же время получают большое распространение магнитные усилители, которые являются более надежными, чем усилители других видов.

С начала шестидесятых годов разрабатываются конструкции малоинерционных двигателей с печатными схемами обмоток.

Количество выпускаемых в Советском Союзе микродвигателей непрерывно увеличивается. В настоящее время их производство составляет несколько десятков миллионов штук в год.

37)Успехи советского электромашиностроения

Успехи советского электромашиностроения. Коммунистическая партия и советское правительство всегда уделяли большое внимание электрификации. Гениальная формула В. И. Ленина: «Коммунизм— это есть Советская власть плюс электрификация всей страны» — показывает, какое большое значение придавал он энергооснащенности народного хозяйства. Сразу после гражданской войны по инициативе В. И. Ленина был разработан план ГОЭЛРО — первый план электрификации России. В. И. Ленин назвал его второй программой партии. План ГОЭЛРО был успешно осуществлен, и в результате уже в 1931 г. выработка электроэнергии увеличилась в четыре раза по сравнению с дореволюционной.

В настоящее время Коммунистическая партия Советского Союза продолжает уделять огромное внимание электрификации страны. В новой, третьей Программе КПСС, принятой на XXII съезде в 1961 г., говорится: «Электрификация, являющаяся стержнем строительства экономики коммунистического общества, играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства, в осуществлении всего современного технического прогресса».

Благодаря неустанной заботе Коммунистической партии и Советского правительства наша страна достигла невиданных в мире темпов электрификации. В настоящее время установленная мощность электростанций у нас утраивается за десять лет. Программа КПСС предусматривает доведение годовой выработки электроэнергии до 900—1000 млрд. квт·ч к 1970 году и до 2700— 3000 млрд квт·ч к 1980 г.

Электропромышленность является технической базой электрификации, поэтому интенсивное развитие электроэнергетики требует быстрого увеличения выпуска и усовершенствования электрических машин. Учитывая мощность повышающих и понижающих трансформаторов и то, что не все электрические машины работают одновременно, на каждый киловатт увеличенной установленной мощности электростанций требуется увеличение мощности всех видов электрических машин приблизительно на 10 квт.

В дореволюционной России отсутствовала отечественная электропромышленность. Немногие имевшиеся электромашиностроительные заводы являлись филиалами заграничных предприятий, которые в основном занимались лишь сборкой машин. Как правило, на русских электромашиностроительных заводах не было проектных бюро, разрабатывающих новые конструкции.

После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы новые мощные электромашиностроительные заводы и восстановлены старые. Советское правительство провело большую работу по подготовке квалифицированных кадров и созданию научно-исследовательских институтов, в результате чего отечественное электромашиностроение уже к тридцатым годам освоило производство крупных электрических машин, а к сороковым — достигло уровня передовых капиталистических стран.

Предусмотренная планом ГОЭЛРО широкая электрификация промышленности требовала большого ассортимента разнообразных электрических машин. Одной из важнейших задач было создание серий, в которых предусматривалась максимальная унификация отдельных узлов и деталей электрических машин разных типов.

В условиях ведения социалистического планового хозяйства разработка единых серий выходит за рамки отдельных заводов и становится возможным создание Всесоюзных единых серий электрических машин. При этом достигается полная взаимозаменяемость однотипных машин, изготовленных разными заводами. Единая серия имеет удобную для нужд промышленности твердую шкалу мощностей с повторяющимися значениями мощности для различных скоростей вращения. Серийные двигатели изготовляются заводами по единым чертежам, имеют одинаковые установочные размеры и взаимозаменяемые узлы и детали. Централизованное проектирование Всесоюзных единых серий явилось большим прогрессом в электромашиностроении.

Современные мощные объединенные энергетические системы Советского Союза позволяют значительно повысить единичную мощность машины. Увеличение мощности генератора ведет к экономии денежных средств и материальных ресурсов при изготовлении и позволяет значительно снизить капиталовложения при строительстве электростанций и годовые расходы при эксплуатации.

Повышение мощности машины связано с увеличением ее диаметра и длины. При современном состоянии металлургии генераторы мощностью 100 тыс. квт имеют предельные габариты по условию механической прочности. Дальнейшее повышение мощности единицы при сохранении габаритов возможно лишь за счет увеличения электромагнитных нагрузок, что в свою очередь осуществимо лишь путем форсированного охлаждения обмоток ротора и статора. Использование водорода с повышенным давлением вместо охлаждающего воздуха позволяет увеличить мощность машины примерно в 1,3 раза, поэтому в настоящее время наблюдается тенденция к форсированному охлаждению крупных электрических машин. Для большей эффективности применяют непосредственное охлаждение обмоток, при котором проводники обмоток находятся в соприкосновении с охлаждающим агентом — водородом или водой. Это позволяет повысить мощность единичного генератора до 800 тыс. квт и более.

Наша электропромышленность изготовляет электрические машины, обладающие высокими техническими показателями самых разнообразных мощностей — от долей ватта до сотен тысяч киловатт. Ведется изготовление машин мощностью 500 тыс. квт в единице. В стадии проектирования находятся генераторы мощностью 800 тыс. квт. Мощность одного такого генератора соответствует суммарной мощности всех электрических станций дореволюционной России.

Бурно растет производство электрических микродвигателей, создаются и усовершенствуются новые виды микромашин. Точность выходных величин у выпускаемых в Советском Союзе микромашин достигает 0,01 % и. выше.

За годы Советской власти со времени принятия плана ГОЭЛРО наша электропромышленность достигла невиданных успехов. Мощность одного генератора увеличилась в 1000 раз (с 500 квт до 500 000 квт). В Советском Союзе создано большое количество электромашиностроительных заводов, конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов, разрабатывающих и выпускающих электрические машины, превосходящие во многих случаях по своим показателям машины иностранных фирм.

38)Опыты Фарадея и принцип действия трансформатора

Явление, лежащее в основе действия электрического трансформатора, было открыто английским физиком Майклом Фарадеем в 1831 г. при проведении им основополагающих исследований в области электрической энергии.

В 1831 г. Фарадей показал, что для порождения магнитным полем тока в проводнике необходимо, чтобы поле было переменным. Фарадей изменял напряженность магнитного поля, замыкая и прерывая электрическую цепь, порождающую поле. Тот же эффект достигается, если воспользоваться переменным током, т. е. током, направление которого меняется со временем. Это явление взаимодействия между электрическими и магнитными силами получило название электромагнитной индукции.В трансформаторе обмотка из витков провода, подключенная к источнику питания и порождающая магнитное поле, называется первичной. Другая обмотка, в которой под действием этого поля возникает электродвижущая сила (ЭДС), называется вторичной. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, т. е. ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует ЭДС в первичной точно так же, как первичная обмотка индуцирует ЭДС во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает ЭДС. Это явление, называемое самоиндукцией, наблюдается также и во вторичной обмотке. На явлении взаимной индукции и самоиндукции основано действие трансформатора.

Спустя примерно 45 лет появились первые ТС, содержавшие все основные элементы современных устройств. Это событие стало настоящей революцией в молодой тогда области электротехники, связанной с созданием цепей электрического освещения. На рубеже веков электроэнергетические системы переменного тока стали уже общепринятыми, и ТС получил ключевую роль в передаче и распределении электрической энергии. А в дальнейшем он также занял существенное место как в технике электросвязи, так и в радиоэлектронной аппаратуре.

Современные ТС превосходят своих предшественников, созданных к началу XX столетия, по мощности в 500, а по напряжению – в 15 раз; их масса в расчете на единицу мощности снизилась приблизительно в 10 раз, а коэффициент полезного действия близок к 99%.

В своих экспериментах Фарадей опирался на результаты датского физика Ханса Кристиана Эрстеда, который в 1820 г. установил, что ток, проходящий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. Открытие Эрстеда было воспринято с большим интересом, поскольку электричество и магнетизм считались до этого проявлениями совершенно различных и независимых друг от друга сил. И уж если электрический ток мог порождать магнитное поле, то казалось вполне вероятным, что магнитное поле в свою очередь могло порождать электрический ток.

В трансформаторе обмотка из витков провода, подключенная к источнику питания и порождающая магнитное поле, называется первичной. Другая обмотка, в которой под действием этого поля возникает электродвижущая сила (ЭДС), называется вторичной. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, т. е. ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует ЭДС в первичной точно так же, как первичная обмотка индуцирует ЭДС во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает ЭДС. Это явление, называемое самоиндукцией, наблюдается также и во вторичной обмотке.

Итак, на явлении взаимной индукции и самоиндукции основано действие трансформатора. Для эффективной работы этого устройства необходимо, чтобы между его обмотками существовала связь и каждая из них обладала высокой самоиндукцией. Этим условиям можно удовлетворить, намотав первичную и вторичную обмотки на железный сердечник так, как это сделал Фарадей в своих первых экспериментах. Железо увеличивает количество силовых линий магнитного поля приблизительно в 10 000 раз. О материалах, обладающих таким свойством, говорят, что они имеют высокую магнитную проницаемость. Кроме того, железный сердечник локализует поток магнитной индукции, благодаря чему обмотки трансформатора могут быть пространственно разделены и все же оставаться индуктивно связанными.

В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту же ЭДС в каждом витке, суммарная ЭДС, индуцируемая в обмотке, пропорциональна полному числу ее витков. Если в трансформаторе не происходит потери энергии, мощность в цепи вторичной обмотки должна быть равна мощности, подводимой к первичной обмотке. Другими словами, произведение напряжения на силу тока во вторичной обмотке должно быть равно произведению напряжения и тока в первичной. Таким образом, токи оказываются обратно пропорциональными отношению напряжений в двух обмотках и, следовательно, отношение токов обратно пропорционально отношению числа витков в обмотках. Такой подсчет мощности справедлив лишь в том случае, если токи и напряжения совпадают по фазе; условие высокой самоиндукции обеспечивает пренебрежимо малую величину токов, не совпадающих по фазе.

Идеальный ТС представляет для инженеров-электриков инструмент, аналогичный рычагу в механике, но вместо преобразований силы и перемещения ТС преобразует напряжение и ток. Вместо отношения плеч силы количественной характеристикой трансформатора является отношение между числом витков в его обмотках. Конечно, идеального трансформатора не существует, но практически реализованные устройства очень близки к идеальным. Железный сердечник является непременной составной частью всех современных силовых ТС, а медь благодаря своему низкому электрическому сопротивлению была и остается основным материалом, из которого изготовляют провод для обмоток.

После своего открытия Фарадей не стал детально исследовать открытое явление, полагая, что его работу продолжат другие. Однако в действительности оказалось, что в течение нескольких последующих десятилетий устройства, подобные трансформаторам, не нашли широкого практического применения. Особый интерес представляли первые опыты с «индукторами», состоящими из провода, намотанного на железный сердечник, в частности, изучение способности этих устройств порождать искры, когда ток в обмотке прерывался. Среди известных ученых, занимавшихся этим явлением, был американец Джозеф Генри, первый секретарь и директор Смитсоновского института. Впоследствии его именем была названа единица индуктивности.

В этих экспериментах выяснилось, что токи, циркулирующие в сплошных металлических сердечниках, рассеивали энергию. Чтобы свести к минимуму эти так называемые вихревые токи, сердечники стали делать непроводящими в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям трансформатора. Теперь сердечники представляли собой «связку» изолированных железных проводов.

39) Начало прмышленного применения трансформатора

В то время в качестве источников питания для работы с трансформаторами использовались батареи, а чтобы получить необходимые изменения тока, первичная цепь периодически прерывалась и замыкалась. После того как в 60-х годах XIX была изобретена динамо-машина – генератор электрической энергии, также основанный на открытиях Фарадея, – появилась возможность использовать переменный ток. Первый, кто подсоединил ТС к источнику переменного тока, был Уильям Гроув, которому для его лабораторных опытов понадобился источник высокого напряжения. Но этот опыт оставался незамеченным до тех пор, пока Томас Альва Эдисон не начал работать над осуществлением идеи электрического освещения в 1880-х годах.

К этому времени уже существовали электрические лампы с платиновыми нитями накала и лампы на основе электрической дуги, или дугового разряда между двумя электродами. Лампы обоих типов работали неплохо, однако их электрические характеристики накладывали некоторые ограничения на способы их включения в электрическую цепь. В частности, все лампы подключались последовательно, подобно елочным гирляндам, поэтому они загорались и гасли одновременно.

Хотя такой способ был приемлем, например, для уличного освещения, невозможность включать и выключать отдельные лампы в произвольные моменты времени, а также высокое напряжение, необходимое при последовательном соединении большого числа осветительных приборов, препятствовали его применению в жилых домах и на небольших предприятиях. Способ же параллельного соединения, в котором каждая лампа работает в своей собственной цепи, требовал слишком толстых медных проводов для подведения достаточно сильного тока к лампам, имевшим в то время относительно низкое сопротивление. Одним из главных изобретений Эдисона была лампа накаливания с угольной нитью, открывшей благодаря своему высокому сопротивлению путь к практической реализации систем параллельного подключения осветительных приборов. Используя эти лампы накаливания и генератор постоянного тока, Эдисон в 1882 г. создал в Нью-Йорке первую промышленную систему электрического освещения.

Приблизительно в то же время ТС были впервые применены в системах электрического освещения в Англии. Французский изобретатель Люсьен Х. Голар и английский промышленник Джон Д. Гиббс воспользовались трансформаторами для подсоединения ламп накаливания к осветительной системе на дуговых лампах. Поскольку дуговые лампы соединялись последовательно, первичные обмотки ТС находились в последовательном соединении с дуговыми лампами. В 1882 г. Голар и Гиббс получили патент на свое устройство, названное ими вторичным генератором. Его работу они продемонстрировали в 1883 г. в Англии, а в 1884 г. – в Италии. Вторичный генератор не нашел широкого применения, однако он стимулировал создание других устройств.

Среди тех, кто заинтересовался работой Голара и Гиббса, были три венгерских инженера из будапештской фирмы Ganz and Company. Они присутствовали при демонстрации действия вторичного генератора в Италии и пришли к выводу, что последовательное соединение имеет серьезные недостатки. По возвращении в Будапешт Макс Дери, Отто Т. Блажи и Карл Циперовский сконструировали и изготовили несколько ТС для систем параллельного соединения с генератором. Их ТС (с замкнутыми железными сердечниками, которые значительно лучше подходили для параллельного соединения, чем «связки» железных проводов с открытыми концами) были двух типов. В первом типе провод наматывался на тороидальный сердечник, во втором, наоборот, железные провода сердечника наматывались вокруг тороидальной «связки» проводников.

В мае 1885 г. Дери, Блажи и Циперновски продемонстрировали на национальной выставке в Будапеште свою систему, которую принято считать прототипом современных осветительных систем. Она состояла из 75 параллельно соединенных ТС, подводивших питание к 1067 лампам накаливания Эдисона от генератора переменного тока с напряжением 1350 В. Тс имели тороидальные железные сердечники.

Система Голара и Гиббса произвела также впечатление на американца по имени Джордж Вестингауз. В 80-х годах Вестингауз был уже признанным изобретателем и промышленником. В то время он работал над системой распределения природного газа для освещения. После успехов, достигнутых Эдисоном, Вестингауз заинтересовался новым источником энергии, но сомневался в возможности ее широкого применения. Его скептицизм был в достаточной степени оправданным. В параллельных системах увеличение нагрузки требовало увеличения силы тока, а нагрузка в масштабах целого города потребовала бы колоссальных токов. Однако передача электрической энергии при больших токах неэффективна. Нужно было либо передавать ток по очень толстым медным проводам, либо строить электрические станции в непосредственной близости от потребителя, разбросав множество мелких генераторов по всей территории города.

Многие специалисты искали способы передачи электрической энергии при более высоком напряжении по сравнению с тем, которое требовалось в потребляющих устройствах. В 1884 г. Вестингауз нанял молодого инженера Уильяма Стэнли, у которого возникла идея воспользоваться ТС для решения проблемы передачи электрической энергии. Узнав о работе Голара и Гиббса, он посоветовал Вестингаузу приобрести патенты на ТС. Стэнли был убежден в преимуществах параллельных схем соединения, и к началу лета 1885 г. им уже было создано несколько ТС с сердечниками замкнутой формы.

Вскоре в связи с ухудшившимся состоянием здоровья Стэнли вынужден был уехать вместе со своей лабораторией из промышленного задымленного Питтсбурга. С одобрения Вестингауза он переселился в Грейт-Бэррингтон, шт. Массачусетс, где продолжал работать над трансформаторами. Тем временем Вестингауз, еще не до конца убежденный в эффективности параллельного соединения, экспериментировал с различными комбинациями вторичных генераторов Голара и Гиббса вместе с другим пионером в области электротехники Оливером Б. Шелленбергером.

К декабрю 1885 г. успехи, достигнутые Стэнли, наконец, убедили Вестингауза и он вместе с Шелленбергом и еще одним блестящим инженером Альбертом Шмидомм приступил к усовершенствованию трансформатора Стэнли, с тем чтобы он (в отличие от венгерского торроидального устройства) стал простым и дешевым в производстве. Сначала сердечник изготавливался из тонких железных пластин в форме буквы Н. Обмотки из изолированной медной проволоки наматывались на горизонтальную часть сердечника, свободные концы которого замыкались дополнительными слоями железных полосок. Стэнли предложил изготавливать железные пластины в форме буквы Ш, чтобы центральный стержень можно было легко вставлять в заранее намотанную катушку. Ш-образные пластины укладывались в чередующихся противоположных направлениях, а на концы пластин укладывались прямые железные полоски для замыкания магнитной цепи. Эта конструкция трансформатора применяется и в наши дни.

40) Самый мощный российский ТС

В 2007 г. Холдинговой компанией  «Электрозавод» (Москва) был изготовлен самый мощный  из ранее выпускаемых в Рф  ТС – ТЦ-630000/330 мощностью 630 МВА на напряжение 330 килоВ, весом около 400 тонн. Тс нового поколения разработан для объектов Концерна «Рос_Энергоатом». Поставка новейшего энергетического оборудования на Курскую  А.Э.С намечена на  январь-февраль 2008 г..

Трансформатор разработан на современном техническом уровне с использованием новых конструктивных и технологических решений, современных материалов и опыта передовых фирм. В результате внедрения новейших научно-технических разработок характеристики трансформатора ТЦ-630000/330 значительно превосходят характеристики по ГОСТ.  Так, потери холостого хода снижены на 38%, транспортная масса снижена на 22,2%, полная масса – на 14,5%, масса масла – на 12,9%.

По техническим параметрам, надежности, удобству монтажа и эксплуатации ТС находится на современном мировом уровне, отличительной особенностью является его полная взаимозаменяемость с аналогичным оборудованием, установленным на объектах Концерна «Рос_Энергоатом», что значительно позволяет сократить расходы и время по монтажу энергетического оборудования.

41)Состояние электроэнергетической отрасли в настоящее время и основные виды организаций этой отрасли

Состояние отрасли в настоящее время характеризуется нарастанием дефицита генерирующих мощностей и недостаточным уровнем развития электрических сетей.

Мощность электростанций электроэнергетического комплекса России составляет 220,0 млн кВт, в составе ЕЭС России имеется 468 ТЭС суммарной мощностью 138,7 млн кВт. Установленная мощность гидроэлектростанций в 2007 году составляла 46 млн кВт.

studfiles.net

История развития электрических машин

Введение

Общие вопросы электрических машин

Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической энергии в электрическую.

Цель предмета: необходимо изучить устройство и физические процессы, происходящие в электрических машинах и трансформаторах.

История развития электрических машин

1821 год – Фарадеем были заложены первые основы физических процессов, позволяющие преобразовывать электричество. Максвелл и Ленц продолжили теорию машиностроения. Благодаря их работе в 1832 году братья Пикси изобрели прототип генератора постоянного тока. Благодаря знаменитым русским ученым Якоби и Доливо-Добровольского изобрели первый двигатель постоянного тока 1832. А в 1889 Доливо-Добровольский изобрел первый трехфазный асинхронный двигатель переменного тока. К концу двадцатого столетия были выведены и описаны основные законы машиностроения. В 1878 Яблоков изобрел первый прототип трансформатора. А настоящее время конструкция двигателей усовершенствуется.

Классификация электрических машин

I. По роду тока: постоянный, переменный.

II. По принципу действия:1. Коллекторные машины постоянного тока. 2. Бесколлекторные машины переменного тока. Эти два вида подразделяются на два: а) Асинхронные б) Синхронные.

III. По числу фаз: однофазные, трехфазные, конденсаторные.

IV. По назначению (основной признак).

1.Двигатели (преобразование электрической энергии в механическую).

2.Генераторы (преобразование механической энергии в электрическую).

3.Электромашинные преобразователи (переменного тока в постоянный, ток одной частоты в ток другой частоты).

4.Электромагнитные усилители (для усиления мощности электрических сигналов).

5.Синхронные компенсаторы (для повышения cosj и повышения компенсации).

6.Индукционные регуляторы (для регулирования величины U).

7.Тагоконденсаторы (для получения электрического сигнала, прямо-пропорционального частоте вращения).

8.Сельсины, или вращающийся трансформатор (для получения электрического сигнала, прямо прпорционального углу поворота вала).

Отдельную группу составляют трансформаторные электрические машины.

Законы электротехники электрических машин:

  1. Закон Ома I=U/R.
  2. Законы Кирхгофа åI=0 åE=åI*R
  3. Закон электромагнитной индукции (самый основной закон).

Рассмотрим элементарный генератор.

Вывод: для получения любой электрической машины необходимо наличие магнитного поля и проводник. При работе любой электрической машины в любом случае наводится ЭДС и Fэм. Машины обратимы, т.е. могут работать в двух режимах (двигателя или генератора).

Раздел I. Коллекторные машины или машины постоянного тока

Тема 1. Общие вопросы машин постоянного тока (МПТ)

МПТ выпускаются как в качестве двигателя, так и в качестве генератора. Большое применение обрели ДПТ. Выпускаются с мощностью от долей ватта до нескольких тысяч киловатт. ДПТ обладают улучшенными пусковыми и регулировочными свойствами. МПТ позволяют получить скорость более 3000 оборотов в минуту (мин-1). Широкого применения не нашли, т.к. более сложная конструкция, значит дороже и более низкая надежность, щеточный контакт искрит. В промышленных зданиях нашло применение машин переменного тока. В настоящее время распространены полупроводниковые преобразователи, которые помогают легче получить постоянный ток.

Серии МПТ выпускаемых промышленностью

Промышленность выпускает как двигатели, так и генераторы постоянного тока. Выпускаются серии машин общего и специального назначения. Серия общего назначения – 2П (частота вращения n=750-4000 мин-1, Рдвиг= до 200 кВт, Ргенер= до 180 кВт). Выпускаются в зависимости от габаритов высоты оси вращения (всего одиннадцать):

90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315 млм.

В зависимости выполнения и наличии вентиляции делятся на серии:

2ПН – защищенное исполнение с независимой вентиляцией

2ПФ – защищенное исполнение с обдувом от постороннего вентилятора

2ПБ – закрытое исполнение с естественным охлаждением

2ПО – закрытое исполнение с обдувом от посторонней вентиляции

2ПН112М(L)ГУ4

2ПН – защищенное исполнение с независимой вентиляцией

112 – высота оси вращения

М – первый габарит станины L – второй габарит станины

Г – двигатель имеет встроенный тахогенератор

У – умеренный климат

4 – категория смещения на производстве

Другие обозначения:

Д – металлургическое оборудование

ПЛ – ДПТ с параллельным возбуждением

СЛ – ДПТ с последовательным возбуждением

ДПМ – ДПТ с постоянными магнитами

УЛ – универсальный ДПТ

Принцип действия генератора

I.Принцип получения переменной ЭДС.

Вращаем рамку

В результате в рамке проводника наводится переменное ЭДС, но нам необходимо постоянное.

II.Принцип получения постоянной ЭДС.

Для получения постоянной ЭДС необходимо установить коллектор со щетками – простейший механический преобразователь переменного тока в постоянный.

В результате в нагрузке получаются постоянное ЭДС, так как полярность щеток остается неизменной, то есть ЭДС в рамке по-прежнему переменное, а в нагрузке становится постоянным. Объясняется это тем, что в результате вращения цилиндра под щеткой А находится проводник, находящийся под северным полюсом. Под щеткой В проводник находится под южным полюсом. В результате получаем постоянный ток.

При наличии одной рамки получается ЭДС не обеспечивающая устойчивую работу машины или она слишком пульсирующая, а в точке 1 она равна 0.

Возьмем две рамки, расположенные под углом 90° относительно друг друга.

В настоящих машинах имеется множество проводников, равномерно уложенных по поверхности цилиндра, соединенных между собой последовательно и присоединенных к коллектору.

В виду того, что машины обратимы, можем сделать двигатель из генератора.

III.Принцип получения переменной ЭДС.

При протекании тока по рамке в магнитном поле мы получили ток, длину, и магнитную индукцию, а так же и электромагнитную силу, которая определяется по правилу левой руки.

Мы преобразовали электрическую энергию в механическую энергию.

При вращении рамки в магнитном поле, направление электромагнитной силы не изменится, так как при смене положения проводника меняется и направление тока в нем, следовательно, двигатель крутиться в одном направлении.

IV.Устройство машин постоянного тока.

Конструктивное выполнение машин постоянного тока достаточно разнообразно, но все они включают в себя следующие основные узлы:

  1. Статор (неподвижная часть).
  2. Якорь (ротор, подвижная часть).
  3. Подшипниковые щиты.
  4. Вентилятор.
  5. Щеткодержатель (траверс).

Статор.

Статор состоит из станины и полюсов (главные, добавочные).

Станина (1) изготавливается из стали или чугуна. Прочная, высокая механическая прочность. Ф – магнитный поток машины, который замыкается через станину. Станина выполняется цельной, из обрезков трубы, реже сваркой. Машины большой мощности делают разъемной. Имеются отверстия для крепления главных или добавочных полюсов. По торцу имеются отверстия для подшипниковых шунтов. Несущая часть – своеобразный магнитопровод.

Главные полюса.

Главные полюса состоят из сердечника и подполюсной катушки. Сердечник набирается из листов электротехнической стали толщиной 1-2 мл, что существенно уменьшает вихревые тока, а также потери на перемагничивание якоря в магнитном поле.

На сердечник надевается полюсная катушка, которая выполняется медным проводом. В машинах мощностью до 1 кВт провод наматывается на пластмассовый каркас, который надевается на сердечник. При пропускании тока по катушке создается полюс определенной полярности.

Главные полюса предназначены для создания основного магнитного поля машины.

В более современных машинах сердечник набирается из листов холоднокатанной анизотропной стали, которая обладает повышенным магнитным соединением по поперечной оси. Холоднокатанная сталь обладает свойством покрываться оксидной пленкой, обладающая высоким сопротивлением для уменьшения вихревых токов (лаком не покрывается).

Добавочные полюса предназначены для уменьшения коммутации (для уменьшения искрения под щетками). Состоит из сердечника и полюсной катушки. Необходим для сосредоточения магнитной индукции в одну точку. Также набирается из листов электротехнической стали.

Количество главных полюсов машины такое же, как и добавочных или вдвое меньше. Добавочные полюса устанавливаются в машинах выше 1 кВт.

Полярность добавочных полюсов такая же, как и у главного следующего по направлению вращения – для генератора, или такая же, как у предыдущего главного полюса, но для двигателя.

Якорь.

Якорь состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора.

Вал – стальной цилиндр, соответствующего диаметра. На валу находится сердечник якоря, который выполнен из листов электротехнической стали. На внешней поверхности выштампованы пазы толщиной 0,35 мл, изолированные друг от друга изоляционным лаком. Пазы служат для того, чтобы заложить обмотку якоря. Сердечник служит для крепления обмотки и пути магнитного потока.

Обмотка якоря – закладывается в пазы, выполняется из круглого квадратного или прямоугольной формы.

Забивают клиньями, выполненные из гетинакса и текстолита.

Проводники соединяются последовательно между собой и припаиваются к коллекторным пластинам. Лобовые части обмотки стягиваются бондажем (проволока или стеклоленты).

Коллектор.

Коллектор самый сложный узел в машине постоянного тока.

Служит для снятия тока, простейший механический преобразователь переменного тока в постоянный. Коллектор состоит из множества медных пластин трапециидальной формы.

Коллектор:

1.Со стальными конусными шайбами. К петушку припаиваются проводники обмотки якоря. Сами пластины изолированные слоем меканита.

2.Коллектор из пластмассы – для снижения веса и изоляции.

3.Подшипниковые щиты. Выполняется из стали или чугуна. Передний щит – со стороны коллектора, задний – имеются расточки под подшипники, а после вал.

Вентилятор.

Назначение: охлаждение. Воздух затягивается со стороны коллектора, обдувает нагретые части (обмотки) и выходит из другой стороны; выполняется из стали, пластмассы.

Щеткодержатель (траверс).

В нем закрепляются непосредственно щетки, которые осуществляют скользящий контакт.

1. Обойма, в которой помещается щетка 2 (графитовые, угольные). Нажатие регулируется с помощью курка 3. Давление на щетку если большее, то щетка будит стираться. 4 – пружина. 5 – зажим. 6 – тросики служат для присоединения щетки к цепи

Понятие коммутации

Коммутация – это совокупность процессов, связанных с переключением секции из одной параллельной ветви в другую с одновременным изменением тока в ней как по величине, так и по направлению с ней.

Коммутация оценивается по работе щеточного контакта и определяется степенью искрения под щетками.

Заводы изготовители при выпуске машины заранее обеспечивают так называемую темную коммутацию (исключающее всякое искрение под щетками). По мере износа машины появляется искрение. Допускается небольшое искрение на машинах под щетками. Согласно ГОСТ искрение под щетками определяется степенью его искрения под сбегающим краем щетки.

Классы коммутаций

Существует пять классов коммутации: 1; ; ; 2; 3.

1 – темная коммутация (нет искрения).

- слабое искрение под небольшой частью щетки не вызывающая почернение коллектора.

- слабое искрение под большой частью щетки сопровождающаяся почернением , легко устраняющееся путем протираня поверхности коллектора.

2 – искрение по всем краям щетки, не устраняется.

3 – значительные искрения по всей площади щетки, сопровождающиеся с образованием крупных искр. Для всех машин: при кратковременном пуске или тороможении.

Класс коммутации указывается в паспорте электрической машины.

Если же его нету, то по умолчанию – завод-изготовитель обещает не более .

Дуговой огонь по коллектору

Такое явление может возникнуть в МПТ при значительных перегрузках и коротких замыканиях. В этих режимах растет ток якоря в результате большая реакция якоря приводит к возникновению напряжения и электрической дуге, поле становится неравномерным. Электрическая дуга растягивается из-за вращения двигателя и замыкается по всему коллектору. Явление возникновения в электрической дуге, замыкающейся по всему коллектору, которая может перекинуться на корпус называется дуговым огнем коллектора. Очень опасное явление, может вызвать к пожару и выходу из строя двигателя. Снижает вероятность, но не исключается: дополнительные полюса. Применяют воздушное литье, прокладки изготавливают из изоляционных материалов.

Помехи радиоприемника

МПТ, обладающая неудовлетворительной коммутацией становится причиной помех для радиоприемников. Помехи могут распространятся в эфире (электромагнитное излучение) и электросети.

Помехи в эфир устраняются путем экранирования машины, путем заземления корпуса. В электросети применимы два способа: первый, симетрирование обмоток (одинаковые параллельные ветви, которые присоединяют к коллектору); второй, наиболее эффективный, является установление емкостных фильтров – простейший конденсатор включенные между корпусом и каждым токоведущим проводом машины.

Классификация ГПТ

В МПТ требуется основное магнитное поле, оно создается в большинстве случаев обмоткой возбуждения, находящаяся на главных полюсах. Поэтому в зависимости от наличии обмотки возбуждения, а также способа ее подключения, различают следующие виды ГПТ:

  1. Магнитоэлектрические – обмотка возбуждения отсутствует, присутствует обмотка якоря. Поле создается Постоянным магнитом. Используются редко.
  2. Генераторы с электромагнитным возбуждением, то есть генераторы, в которых присутствует обмотка возбуждения для наведения магнитного поля. Виды:

1.Генераторы с независимым возбуждением – обмотка возбуждения питается от постороннего источника питания постоянного тока.

2.Генераторы с параллельным возбуждением – обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря.

3.Генераторы с последовательным возбуждением – обмотка возбуждения включена последовательно обмотке якоря.

4.Генераторы смешенного возбуждения – имеется и последовательная и параллельная обмотки возбуждения.

Генераторы под номерами 2, 3 и 4 – генераторы самовозбуждения.

Схемы ГПТ

Обмотки Я1-Я2, Д1-Д2, С1-С2, К1-К2 соединяются на схемах между собой параллельно. Обмотки Ш1-Ш2 послоедовательно. Обмотки М1-М2 соединяются от источника питания.

К основным техническим параметрам относятся:

  1. Тип.
  2. Номинальное напряжение, Uном.
  3. Номинальный ток, Iном.
  4. Номинальная мощность, Рном.
  5. Частота вращения, f.
  6. КПД – коэффициент полезного действия, hНОМ.

I. Схема ГПТ независимого возбуждения.

II. Схема ГПТ параллельного возбуждения.

III. Схема ГПТ последовательного возбуждения.

IV. Схема ГПТ смешанного возбуждения.

Клемная коробка.

Характеристики генератора

Обычно МПТ работает с постоянной частотой вращения (n=nНОМ=const), поэтому характеристики снимаются при постоянной частоте f. Характеристиками генератора называют определенные зависимости, выраженные в графической форме и характеризующие основные процессы, происходящие в генераторе. К ним относятся:

  1. Характеристика холостого хода: Ео=f(Iв), Iа=0, n=nНОМ=const.

Для генератора независимого возбуждения.

Устанавливают +Iвmax.

Uг=(1,1-1,15)Uном.

+Iвmax уменьшают, можно зафиксировать Еост.

Iвmax уменьшают до «–», Uг=–(1,1-1,15)Uном.

Кривая 2 – внизсходящая ветвь характеристики.

Теперь, увеличивая –Iвmax до +Iвmax, обратно.

Кривая 3 – восходящая вверх характеристика.

Кривая 1 – расчетная ветвь характеристики.

Для генератора параллельного (смешенного) возбуждения.

Для генератора последовательного возбуждения.

В этом случае Iв=Iа=0. Характеристики нету, так как отсутствует нагрузка.

  1. Нагрузочная характеристика: U=f(Iв), Iа¹0, n=nНОМ=const.

Отложиваем отрезок ав=IаRа. Проводим прямую линию ас. Отрезок ве – реакция якоря. Уменьшение величины напряжения происходит из-за двух причин:

  1. Падение напряжения в якоре.
  2. Реакция якоря.

Iв1 – Iв2 – велечина тока возбуждения, необходимая для компенсации.

  1. Регулировочная характеристика: Iв=f(Iа), U=Uном=const, n=nНОМ=const..

U=const

При Iв0, следовательно U=Uном, увеличили нагрузку, ток возбуждения меняют таким образом, чтобы U=const.

  1. Внешняя характеристика: U=f(Iа), rв=const, n=nНОМ=const.

Схемы и уравнения токов ДПТ

Если вместо нагрузки в схемах генератора подать напряжение, то получим схему двигателя соответствующего возбуждения.

  1. Схема независимого возбуждения.

  1. Схема параллельного возбуждения.

  1. Схема последовательного возбуждения.

  1. Схема смешанного возбуждения.

Принцип действия ДПТ

Принцип дейсвтия основан на соблюдении двух условий:

  1. Подать напряжение на обмотку возбуждения при этом возникнет ток возбуждения, что влияет на создание основного магнитного потока Фо.
  2. Подать напряжение на обмотку якоря, при этом возникает ток в цепи якоря.

Линия щеток – линия тока раздела.

Ток якоря зависит от количества обмоток.

За счет взаимодействия магнитного потока машины с током в цепи якоря на каждый проводник с током начинает действовать электромагнитная сила (определяем по правилу левой руки). Сумма этих сил образует электромагнитный момент Мэм. Мэм=См∙Фо∙Iа.

И если он достаточен для тяги нагрузки, то двигатель будет работать, вращаясь с некторой частотой n. В результате мы преобразовали электрическую энергию поля в механическое движение вала с частотой n – режим двигателя.

Для реверса необходимо поменять направление тока в цепи якоря или в обмотке возбуждения.

Имеем частоту n, следовательно Еа=Се∙Фо∙n. Когда двигатель во вращении, значит наводится противо-ЭДС со знаком минус «–».

(аналогично формуле ГПТ).

Необходима формула ЭДС (выведем ее по второму закону Кирхгофа):

U-Еа=Iа∙Rа

U=Еа+Iа∙Rа для ДПТ U>Еа

Ra=rа+rд+rк+rс

Уравнение моментов ДПТ

ДПТ возникает со следующим моментами:

  1. Электромагнитный момент (Мэм) – возникает за счет тока якоря (Iа) и магнитного потока (Фо). Положительный момент, способствует вращению машины.
  2. Мо – момент холостого хода, возникает за счет силы трения. Отрицательный, но незначительный, за счет сторонних воздействий.
  3. М2 – полезный момент. Идет на преодоление нагрузки для выполнения полезного действия. Отрицательный – торозной двигатель.
  4. Динамический момент (Мд) – возникает в результате динамики инерционности машины.

, где J – момент инерции, w - угловая частота.

Изменение скорости во времени

Мэм=Мо+М2+Мд

Мо+М2=Мст – статический (нагрузочный) момент.

Мэм=Мст+Мд

Мэм=Мст.

Пуск ДПТ

Для пуска ДПТ необходимо подать напряжение на обмотку якоря и обмотку возбуждения.

Однако, если не предпринять никаких мер пусковой ток достигает больших значений Iп=(10-20)Iном. Это может привести к следующим последствиям:

  1. Сильное искрение по коллектору и дуговой огоно по коллектору, следовательно, возгорание.
  2. Пусковой момент (Мп) прямопропорционален пусковому току (Iп), в результате пусковой момент очень большой, что приведет к разрушению частей машины. Двигатель много тянет, что приведет к перепаду напряжения в сети. Если включить посторонние электроприемники, то на них это будет плохо отражаться. Такой способ пуска применяется в машинах до 1кВт. Пусковой ток будет равен Iп=(3-5)Iном. Такие ДПТ обладают незначительной инерционностью.

Рассмотрим причины возникновения большого пускового тока:

, следовательно , , n=0, следовательно Еа=0. Значит

Т.к. Rа уменьшается и напряжение увеличивается, то пусковой ток будет большим.

Частота будет рости, следовательно Еа будет рости, а значит ток якоря будет уменьшаться.

При анализе формулы можно сделать следующие утверждения:

  1. Уменьшить напряжение необходимым источником питания (применяется).
  2. Практически можно раскрутить машину.
  3. Увеличить сопротивление якоря или ввести в цепь добавочное пусковое сопротивление Rп.

Применяют пусковой реостат с Rп – это набор сопротивлений, соединенных между собой последовательно. Берут в зависимости от тока, чтобы пусковой ток был равен Iп=(2-2,5)Iном. Этот способ не экономичен.

Устройство АД

Ротор, который состоит из сердечника, росположенный на стальном валу. На внешней стороне выштампованы пазы, изолированные друг от друга лаком, что обеспечивает снижение вихревых токов на потери мощности. Число полюсов статора равно числу полюсов ротора.

Короткозамкнутый ротор: обмотка выполнена в виде “белечной клетки” – это два кольца соединенные между собой медными или алюминиевыми прутьями. Стержни укладываются в пазы сердечника; введены серии, вся конструкция заливается алюминием. Получается цельный харакер. Обмотка имеет чисто условный характер.

В фазном роторе в пазах распложена волновая обмотка, выполненная медным проводом. Девять проводов, из которых 3 дополнительных. Концы обмоток ротора соединяются внутри машины и изолируются, а выводы присоединяются к кольцам. По кольцам скользят щетки, расположенные на щеткодержателях. Более сложен по конструкции и дороже, однако он обладает лучшими регулировочными пусковыми свойствами.

Обычный центрабежный вентилятор.

Если правильно выполнена клемная обмотка, то при выполнении схемы звезды или треугольника они могут быть выполнены без их перекрещивания.

короткозамкнутый ротор

фазный ротор

Режимы работы АД

1.Генераторный режим. ¥

infopedia.su


Смотрите также