Первые трехфазные электродвигатели
Так как мы уже рассматривали получение вращающегося магнитного поля двухфазного тока, то не трудно представить, как получается вращающееся магнитное поле трехфазного тока - рисунок 1.9. К трехфазному генератору вместо нагрузочных сопротивлений подключаются обмотки такой же по конструкции машины, протекающий по ним переменный ток создаст переменные магнитные поля:
, (1.10)
, (1.11)
, (1.12)
Y
HS
H2 a
 |
X
H1
H3
Рисунок 1.9 Вращающееся магнитное поле трехфазного тока
сдвинутые относительно друг друга в пространстве на 1200, соответственно с расположением обмоток, и во времени, соответственно с временным сдвигом протекающих по ним токов.
|
|
|
Абсолютная величина результирующего магнитного поля, созданная внутри машины взаимодействием этих трех магнитных полей, равняется:
(1.13)
Угол a, образованный вектором 
и осью Y, определяется из соотношения
, следовательно 
.
Создав такой статор Доливо-Добровольский разместил внутри его, созданный им ротор с беличьей клеткой. Первый трехфазный асинхронный электродвигатель мощностью 100 Вт Доливо-Добровольский продемонстрировал весной 1889 г. Питание двигатель получал от двигателя постоянного тока, от обмотки якоря которого, как это делал Хазельвандер, на специально установленные кольца были сделаны три вывода (одноякорный преобразователь постоянного тока в трехфазный переменный). Было потверждено мнение Доливо-Добровольского о том, что двигатель с малым сопротивлением ротора развивает достаточный пусковой момент и высокий рабочий момент при максимальной скорости. Затем Доливо-Добровольский изготовил короткозамкнутый асинхронный электродвигатель мощностью 1,5 кВт, в котором он изменил конструкцию статора: отказался от выступающих полюсов и распределил статорные обмотки в пазах равномерно по окружности статора. В результате значительно уменьшилось магнитное рассеяние, улучшились характеристики электродвигателя.
|
|
|
Почему такие электродвигатели назвали асинхронными? Дело в том, что в таком электродвигателе ротор всегда вращается со скоростью меньшей скорости вращения магнитного поля (иначе не будет пересечения проводниками обмотки ротора магнитных силовых линий, не будет индуцироваться ток в роторной обмотке, не будет создаваться вращающий момент). Поэтому, в отличие от синхронной машины, в которой скорости вращения поля и ротора всегда одинаковы, такую электрическую машину назвали асинхронной.
В 1890 г. Доливо-Добровольский изготовил двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 3,7 кВт. При первом же испытании выяснилось, что пусковые свойства двигателя ухудшились. Причина была в том, что пусковой ток асинхронного двигателя из-за малого сопротивления ротора очень велик (в 5 - 7 раз больше номинального), а пусковой момент мал. В результате включение такого двигателя приводило к значительному снижению напряжения в питающей сети (и сейчас требуется проверка возможности прямого включения асинхронных электродвигателей в питающую сеть, чтобы не влиять на работу других потребителей). Уменьшение тока за счет увеличения сопротивления ротора не годилось - ухудшались рабочие характеристики. Доливо-Добровольский заменил короткозамкнутый ротор на фазный. На роторе тоже была намотана трехфазная обмотка, концы которой соединялись с тремя кольцами, насаженными на вал ротора. С помощью щеток эти кольца соединялись с пусковым реостатом. Стало возможным увеличить сопротивление ротора на время пуска, а по мере разгона двигателя это сопротивление уменьшали до короткого замыкания ротора. Это был асинхронный электродвигатель с фазным ротором, который также широко применяется и в наше время.
|
|
|
Для передачи трехфазного тока на большие расстояния требовалось осуществить ее трансформацию (повысить напряжение в линии передачи). Можно было использовать три однофазных трансформатора, но это было слишком дорого. Доливо-Добровольский в 1889 г. изобрел трехфазный трансформатор. Используя различные конструкции сердечника (радиальную, призматическую), он остановился на параллельном расположении трех стержней в одной плоскости. Такая конструкция обеспечивала минимальный расход железа (по магнитным свойствам несколько уступая призматической) и сохранена до настоящего времени.
|
|
|
Различный характер нагрузки (осветительная, двигательная) требовал разных по величине напряжений. Доливо-Добровольский разработал четырехпроводную схему трехфазной сети (звезда с нейтральным проводом), в которой можно использовать два разных по величине напряжения: линейное и фазное. Он также указал, что вместо нулевого провода можно использовать землю. Для регулирования напряжения в отдельных фазах он изобрел трехфазный автотрансформатор.
Таким образом, в течение 3-х лет были разработаны все основные элементы трехфазной системы электроснабжения: трансформатор, трехпроводная (или четырехпроводная) линия передачи, асинхронный двигатель в двух основных модификациях. Мы не говорим об источнике энергии, так как многофазный синхронный генератор был уже известен.
Конечно, в успехах Доливо-Добровольского значительную роль сыграло то обстоятельство, что он работал в крупнейшей электротехнической фирме, имея, как один из технических руководителей, большие возможности для экспериментов, сама фирма работала на наиболее развитую в то время германскую электротехническую промышленность. Это определяло то обстоятельство, что Доливо-Добровольский работал на удовлетворение основных потребностей практики, получая быстрое внедрение своих разработок. Но несомненно, что сделать так много за столь малый срок мог только гениальный человек.
Мы еще вернемся к работам Доливо-Добровольского, а сейчас отметим, что, живя и работая в Германии Доливо-Добровольский оставался русским подданным, следил за развитием науки и техники в России. В 1898 г. министр финансов России Сергей Юльевич Витте пригласил Доливо-Добровольского занять должность декана электротехнического факультета политехнического института , который было решено открыть в Санкт-Петербурге. Доливо-Добровольский согласился, организовал снабжение лабораторий будущего института оборудованием, передал свою личную библиотеку. Но осуществить возвращение на Родину ему не удалось - обострилась болезнь (Доливо-Добровольский страдал сердечной недостаточностью) и он был вынужден уехать на лечение в Швейцарию, где прожил шесть лет. Увы, Россия не стала дожидаться и Доливо-Добровольский из Швейцарии вернулся в Германию, где продолжил работу в фирме АЭГ. Когда началась первая мировая война , Доливо-Добровольский оказался в очень сложном положении. Как русский поданный он не мог (и не хотел) оставаться в Германии, не мог он и вернуться в Россию, где неминуемо был бы арестован, как немецкий шпион и человек, так много сделавший для роста технического могущества Германии. Доливо-Добровольский снова выехал в Швейцарию, где жил до окончания первой мировой войны. Все это время Доливо-Добровольский продолжал работу над совершенствованием систем электродвигателей и линий передач электрической энергии и опубликовал доклад о границах применения переменного тока в линиях электропередач большой протяженности, в котором указывал на перспективность ЛЭП постоянного тока.
Личная неустроенность, оторванность от Родины вызвали обострение сердечной болезни, и в 1919 году в Гейдельберге Михаил Осипович скончался. Нет никакого сомнения в том, что в электротехнике Михаил Осипович Доливо-Добровольский и Майкл Фарадей стоят рядом.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 349; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!