![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() Какими будут самолеты ![]() Причина ТехПрорывова ![]() Преимущества бизнес-авиации ![]() Навигационные системы ![]() Советы для путешественников с собакой |
Главная » Электрика » История электрических машин 1 2 3 4 ... 50 История электрических машин насчитывает более ста лет. Значительную роль в развитии науки об электрических машинах сыграло открытие английским ученым М. Фарадеем в 1831 г. закона электромагнитной индукции. Открытие явления электромагнитной индукции сразу же приобрело огромное научное и практическое значение и легло в основу всей современной электротехники. В 1833 г. русский ученый академик Э. X. Ленд обобщил открытый М. Фарадеем закон электромагнитной индукции, сформулировав его в виде известного в физике правила Ленца. Ленц открыл принцип обратимости преобразования электрической энергии в механическую, исследовал зависимость между количеством тепла, выделяющимся при прохождении тока через проводник, и силой тока, известную в физике как закон Ленца-Джоуля, объяснил явление реакции якоря, заложив этим основы теории электрических машин. Русский ученый академик Б. С. Якоби в 1834 г. изобрел первый в мире двигатель постоянного тока, построенный по принципу вращательного движения, а в 1838 г. практически применил его для привода в движение лодки. В своих работах по минному делу Якоби применял индукционную катушку. Якоби изобрел коллектор для выпрямления тока, открыл появление обратной э. д. с. при вращении якоря электродвигателя. В 1852 г. немецкий электротехник Г. Д. Румкорф построил индукционную катушку, применив в ней принцип трансформации электроэнергии. В 1860 г. итальянский физик А. Пачинотти изобрел и построил электрический двигатель постоянного тока с кольцевым якорем. В 1870 г. французский изобретатель 3. Т. Грамм построил электрический генератор с кольцевым якорем, а в 1873 г. немецкие электротехники Ф. Гефнер-Альтенек и Э. Сименс сконструировали электрическую машину с барабанным якорем. Профессор Московского университета А. Г. Столетов в 1872 г. исследовал магнитные свойства стали, построил кривые намагничивания, заложив основы теории расчета магнитных цепей электрических машин. В 1876 г. русский изобретатель П. Н. Яблочков изобрел трансформатор с разомкнутым стальным сердечником, который применил для питания свечей Яблочкова . Яблочков является основоположником применения переменного тока в практической электротехнике. В 1888 г. итальянский физик Г. Феррарис опубликовал статью об открытии явления вращающегося магнитного поля, которое лежит в основе принципа действия двигателей переменного тока. Одновременно с Феррарисом сербский изобретатель Н. Тесла открыл явление вращающегося магнитного поля и построил двухфазный асинхронный электродвигатель. Началом практического применения переменного тока следует считать 1889 г., когда выдающийся русский изобретатель М. О. Доливо-Добровольский построил первый в мире трехфазный асинхронный двигатель и трехфазный трансформатор. В 1891 г. Доливо-Добровольским была сооружена первая линия электропередачи трехфазного переменного тока протяженностью 175 км при напряжении 15 ООО в с применением трехфазных трансформаторов. Электриче- екая энергия передавалась из города Лауфена во Франк-фурт-на-Майне, где на Всемирной электротехнической выставке демонстрировался изобретенный Доливо-Добро-вольским трехфазный асинхронный двигатель. М. О. До-ливо-Добровольский изобрел систему трехфазного тока, разработал способы соединения обмоток в звезду и треугольник, двигатель с двойной беличьей клеткой, синхронный компенсатор и многое другое. Работы Доливо-Добровольского, одного из одареннейших русских инженеров, обусловили быстрый прогресс электротехники переменного тока и бурное развитие промышленного электропривода. В дореволюционной России электромашиностроение было развито слабо. Отдельные заводы, в большинстве своем являвшиеся сборочными, принадлежали иностранным фирмам (Сименс-Шуккерт, АЕГ и другие), электрические машины собирались из деталей, доставленных из-за границы. После Великой Октябрьской социалистической революции советское электромашиностроение начало быстро развиваться, были построены мощные электромашиностроительные заводы в Москве, Ленинграде, Харькове и других городах страны. В настоящее время в нашей стране имеется большое количество электромашиностроительных заводов, которые выпускают крупнейшие в мире турбогенераторы, гидрогенераторы и трансформаторы. Выпускается большое количество электродвигателей, трансформаторов, пусковой аппаратуры. XXII съезд КПСС - съезд строителей коммунизма принял грандиозную программу строительства коммунистического общества. Поставлена задача в течение ближайших двух десятилетий создать материально-техническую базу коммунизма - это главная экономическая задача, основа генеральной линии нашей партии. Программой КПСС намечено к 1980 г. довести годовое производство электроэнергии довести до 2700-3000 млрд. квт.ч, т. е. увеличить почти в 10 раз по сравнению с производством электроэнергии в настоящее время. Будет создана Единая Энергетическая Система СССР (ЕЭС), в которую будут включены все электростанции страны. Это позволит повысить коэффициент использования оборудования электростанций и их коэффициент полезного действия, даст возможность перебрасывать большое количество электроэнергии из одного района в другой. Партия считает одной из важнейших задач быструю электрификацию сельского хозяйства. Все совхозы и колхозы будут обеспечены электроэнергией для производственных и бытовых целей от государственных,энергетических систем, а также путем строительства сельских электростанций. Сплошная электрификация страны даст огромные возможности для повышения производительности труда, для комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, а это генеральная линия нашего технического прогресса. Раздел первый МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Глава I ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА ![]() 1, Наведение э. в проводнике. Д с. § 1. Основные законы электротехники в применении к теории электрических машин В основе принципа действия электрических машин лежит закон электромагнитной индукции. Согласно этому закону, в проводнике, перемещающемся относительно магнитного поля в плоскости, перпендикулярной к направлению магнитных силовых линий, индуктируется электродвижущая сила - э. д. с. (рис. 1), величину которой определяют из формулы: e = vlB~ (1) мгновенное значение э. д. с. (в); линейная скорость проводника относительно магнитного поля (м/сек); длина активной части проводника, т. е. той его части, которая пересекает силовые линии магнитного поля (м); магнитная индукция (тл). Направление э. д. с. в проводнике определяют по правилу правой руки. Если ладонь правой руки расположить в магнитном поле так, чтобы силовые линии поля были направлены в ладонь, а большой палец, отогнутый в плоскости ладони на 90°, показывал направление движения проводника, то остальные пальцы, вытянутые в плоскости ладони, покажут направление индуктированной в проводе э. д. с. (рис. 2). где ![]() Рис. 2 Правило правой руки. Направление э. д. с. и тока в проводе от нас условились обозначать в сечении провода знаком креста (+), а к нам - точкой (.) (рис. 3). Существует вторая формулировка закона электромагнитной индукции, согласно которой индуктируемая в контуре э. д. с. пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф, пронизывающего контур, что выражается формулой с1Ф . . где dO - изменение магнитного потока за очень малый промежуток времени dt. Знак минус показывает, что ток в контуре стремится противодействовать изменению потока, пронизывающего контур. Если магнитный поток Ф в контуре уменьшается, то направление тока таково, что созданный им магнитный поток стремится увеличить магнитный поток Ф, пронизывающий контур, а если магнитный поток Ф в контуре увеличивается, то, наоборот, ток в контуре создает магнитный поток, направленный против магнитного потока Ф. Направление магнитных силовых линий вокруг провода с током определяют по правилу буравчика: если буравчик ввинчивать в проводник по направлению тока, то направление его вращения укажет направление магнитного поля, созданного током (рис. 4). Принцип действия электродвигателя основан на взаимодействии магнитных полей полюсов и проводников, по которым протекает ток. Если ток в проводе идет от нас (рис. 5), то, по правилу буравчика, магнитные силовые линии вокруг проводника ![]() © О От нас К нам Рис 3. Условное обозначение направления э д. с. и тока в проводнике. направлены по часовой стрелке. В результате сложения магнитных полей полюсов и проводника усилится магнитное поле справа от проводни- f ка и ослабится слева от него. ![]() Рис. 4. Правило бурав- Рис. 5 Взаимодействие чика. проводника с током и магнитного поля полюсов. К проводнику будет приложена сила, выталкивающая его в сторону ослабленного магнитного поля, т. е. влево. Направление действия силы F на проводник может быть определено по правилу левой руки: если поместить левую руку в магнитном поле так, чтобы в ладонь входили магнитные силовые линии, а вытянутые пальцы показывали направление тока в проводнике, то большой палец, отогнутый в плоскости ладони на 90°, будет показывать направление действия электромагнитной силы F на проводник (рис. 6). Из рассмотренных основных законов электротехники можно сделать вывод, что электрические машины ![]() Рис. 6. Правило левой руки. обратимы, т. е. если в магнитном поле вращать виток, то в нем будет индуктироваться э. д. с, а если пропускать по витку ток, то виток будет вращаться в магнитном поле. § 2. Принцип действия генератора постоянного тока Рассмотрим принцип действия простейшего генератора, выполненного из одного витка, вращаемого по часовой стрелке в магнитном поле. Между двумя полюсами поместим виток, намотанный на ![]() стальной цилиндр (рис. 7). Концы витка присоединены к двум кольцам, на которых установлены неподвижные щетки А ж Б. Силовые линии направлены радиально по отношению к стальному цилиндру, причем полюса имеют такую форму, что магнитная индукция в воздушном зазоре между полюсами и стальным цилиндром распределена синусоидально. Зазор между по- Рис. 7. Принцип действия прос- люсами и цилиндром во-тейшего генератора переменного одинаков: между середи-тока. ной полюса и цилиндром зазор меньше, чем между краями полюсов и цилиндром. При такой конструкции направление движения проводника везде перпендикулярно к направлению магнитных силовых линий. При вращении витка в нем индуктируется э. д. с, синусоидальная по форме кривой, так как магнитная индукция в зазоре синусоидальна. Когда виток абвг расположен горизонтально, индуктируемая в нем э. д. с. равна нулю, так как стороны витка движутся в пространстве, где магнитная индукция равна нулю. При вертикальном положении витка его стороны движутся в поле с максимальной магнитной индукцией, поэтому и э. д. с. имеет максимальное значение. Когда провод аб проходит под северным полюсом, э. д. с. в этом проводе направлена от нас; если провод аб проходит под южным полюсом, то э. д. с. в проводе изменяет свое направление, таким образом, в витке индуктируется переменный ток. Для выпрямления тока применяют коллектор. Простейший коллектор - это два изолированных полукольца, к которым присоединяют концы витка (рис. 8). Щетки на коллекторе устанавливают так, чтобы они переходили с одного полукольца на другое, когда индуктируемая э. д. с. в витке равна нулю. Щетка А соприкасается всегда с тем полукольцом, провод от которого проходит под северным полюсом, а щетка Б с полукольцом, провод от которого проходит под южным полюсом. Поэтому во внешней цепи ток течет в одном направле- Рис. 8. Принцип действия генератора нии от щетки Б к щет- постоянного тока, ке А. Щетка, с которой ток стекает в сеть, имеет знак плюс (+), а к которой ток притекает, - знак минус (-). Выпрямленный ток пульсирует. При одном витке величины э. д. с. и тока изменяются от нуля до максимума. Для уменьшения пульсации на барабан наматывают большое число витков. Рассмотрим простейший генератор с двумя витками, намотанными на стальное кольцо (рис. 9, а), каждый виток присоединяют к паре коллекторных пластин так, чтобы цепь обмотки была замкнутой. Оба витка как источники э. д. с. оказываются включенными параллельно, и э. д. с. на щетках определяется величиной э. д. с. одного витка, ток же в цепи нагрузки может быть в 2 раза больше, чем при одном витке. Кривая выпрямленного тока и э. д. с. имеет такой же вид, как и при одном витке (рис. 8). Если на стальном кольце расположить четыре витка, увеличив число коллекторных пластин до четырех так, ![]() чтобы цепь обмотки была замкнутой системой (рис. 9, б), то кривые э. д. с. витков 1 и 2 будут сдвинуты по фазе на 90° (рис. 10). Стальное кольцо с намотанными на него витками называют кольцевым якорем. ![]() Рис. 9 Генератор постоянного тока с кольцевым якорем: а - с двумя витками, б - с четырьмя витками. По правилу правой руки, э. д. с. в витках 3 и 4 направлена к нам. Так как витки 3 и 4 сдвинуты на 90°, то и э. д. с. этих витков е3 и е4 сдвинуты по фазе на 90°. Кривые э. д. с. витков 3 и 4 имеют такой же характер, как и у витков 1 и 2, но противоположны им по направлению. Например, кривая э. д. с. е1 противоположна по направлению кривой э. д. с. е3, а кривая э. д. с. е2 противоположна по направлению кривой э. д. с. е4. 1 2 3 4 ... 50 |
© 2001 AeroKZN.ru.
Копирование текстов запрещено. |