Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий

§ 1.2. 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.

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 унифика-

ция 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.

Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий