ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ.

Асинхронный электродвигатель
трехфазного тока М.О.Доливо-Добровольского К 90-м гг. XIX в. уже весьма глубоко была разработана теория электротехники, электрические установки того времени работали преимущественно на постоянном токе. Однако постоянный ток имеет существенный недостаток – он не поддается трансформации, то есть изменению напряжения. Многим ученым и изобретателям стало очевидным, что без переменного тока электротехника в дальнейшем развиваться не сможет. Одним из аргументов противников переменного тока было – отсутствие для него приемлемых электродвигателей. В конце 80-х гг. XIX в. одними из первых разработкой двигателей переменного тока начали заниматься итальянский физик Г. Феррарис и американский изобретатель сербского происхождения Н. Тесла. Однако созданные ими двухфазные двигатели не смогли найти эффективного практического применения из-за конструктивных недоработок, связанных с теоретическими просчетами. Блестяще решил вопрос в пользу переменного тока наш соотечественник Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1862 – 1919) – изобретатель трехфазного асинхронного электродвигателя и разработчик основных элементов трехфазной системы переменного тока. Большую часть жизни ученый прожил вдали от Родины - в Германии. Многие годы он проработал на фирме AEG (Allgemeine Electrizitalt Gesellshaft – «Всеобщая компания электричества»), начав свою инженерную деятельность в должности шеф-электрика (главного электрика). Основанная в 1881 г. как одно из отделений предприятий американского предпринимателя и изобретателя Томаса Эдисона, к 90-х гг. XIX в. фирма стала самостоятельной, а впоследствии - одним из крупнейших электротехнических предприятий Европы. Доливо-Добровольский установил, что для создания вращающегося магнитного поля - основы работы асинхронного двигателя - технически и экономически целесообразно приме¬нение симметричной трехфазной магнитной системы, со сдвигом фаз на 1200. Трехфазный асинхронный электродвигатель, изготовленный Доливо-Добровольским в 1889 г., продемонстрировал высокую эффективность и неоспоримые преимущества перед двухфазными двигателями Феррариса и Тесла. По словам изобретателя: «уже при первом включении выявилось ошеломляющее для представлений того времени действие… попытка остановить его торможением за конец вала от руки блестяще прова¬лилась, и только при особой ловкости было возможно воспрепятствовать таким способом его запуску при включении. Если принять во внимание малые размеры моторчика, это представлялось чудом для всех приглашенных свидетелей». Несмотря на это отношение к переменному току у многих оставалось сдержанным. Корифей электротехники Т. Эдисон отказался даже осмотреть новое изобретение, заявив: «Нет, нет, переменный ток - это вздор, не имеющий будущего. Я не только не хочу осматривать двигатель переменного тока, но и знать о нем». Вскоре Доливо-Добровольскому удалось решить все основные проблемы, связанные с конструкцией двигателя, устройство которого до настоящего времени принципиально не менялось. Первой демонстрацией практического применения асинхронного двигателя и трехфазной системы стала Международная электротехническая выставка 1891 г. во Франкфурте-на-Майне. Выставку с гидроэлектростанцией на реке Неккар в городе Лауфен соединила 170-километровая линия электропередачи. А 25 августа на выставке зажглась тысяча электроламп, питаемых током от Лауфенской электростанции. Затем был пущен трехфазный асинхронный двигатель мощностью 75 кВт, приводивший в действие декоративный дестиметровый водопад. Разработки Доливо-Добровольского вскоре были внедрены в производство. Простой, экономичный и надежный двигатель переменного тока, получил широкое распространение и послужил стимулом для развития техники переменных токов и электроэнергетики в целом. В России фирма AEG в конце 90-х гг. XIX в. развернула сеть агентств в Москве, Санкт-Петербурге, Ростове и других городах, занимавшихся реализацией изделий своих германских предприятий. Генеральное представительство этой фирмы располагалось в Москве, в Лубянском проезде, рядом с Политехническим музеем. Трехфазный асинхронный электродвигатель типа «DR8O» мощностью 6 л.с. (4 кВт) выпуска 90-х гг. XIX в. из собрания Политехнического музея является одним из первых серийных трехфазных двигателей фирмы AEG. Об этом свидетельствует наличие кольцевой обмотки на статоре. Впоследствии от таких обмоток отказались, перейдя на более совершенные - барабанные. Основные элементы двигателя - трехфазная обмотка статора, шихтованный ротор с короткозамкнутой обмоткой типа «беличья клетка» - предложены и разработаны Доливо-Добровольским. Работа асинхронного двигателя основана на электромагнитном взаимодействии между статором и ротором. Токи статорных обмоток создают вращающееся магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцируют токи в короткозамкнутой обмотке ротора. В результате взаимодействия токов ротора с магнитным полем статора создается вращающий момент. Электродвигатель находится в рабочем состоянии. История его появления в Политехническом музее полностью не выяснена, однако, существует версия, что М.О. Доливо-Добровольский лично передал его в дар музею.


Асинхронный генератор

Как известно, генераторная установка состоит из двигателя и генератора, которые соединены соосно. Генераторы бывают асинхронными и синхронными. Асинхронный генератор — это работающая в генераторном режиме асинхронная электрическая машина. Про помощи приводного двигателя ротор асинхронного электрогенератора вращается в одном направлении с магнитным полем, но с большей скоростью. Скольжение ротора при этом становится отрицательным, на валу асинхронной машины появляется тормозящий момент, и генератор передает энергию в сеть. Несмотря на надежность конструкции и простоту обслуживания, асинхронные генераторы применяются в основном как тормозные устройства и вспомогательные источники не очень большой мощности. Асинхронный генератор способен обеспечивать электроэнергией только резистивные приборы. При пуске рабочие характеристики генератора меняются: повышенный пусковой ток, сочетающийся с падением напряжения при включении индуктивных приборов и немалым смещением фаз, может повредить генератор. Именно поэтому даже при имеющейся пусковой защите необходимо использовать генератор со значительным запасом мощности, которая должна быть в 3-3,5 раза больше мощности подключаемой нагрузки. Асинхронный генератор устроен проще синхронного: если у последнего на роторе помещаются катушки индуктивности, то ротор асинхронного генератора похож на обычный маховик. Такой генератор лучше защищен от попадания грязи и влаги, более устойчив к короткому замыканию и перегрузкам, а выходное напряжение асинхронного электрогенератора отличается меньшей степенью нелинейных искажений. Это позволяет использовать асинхронные генераторы не только для питания промышленных устройств, которые не критичны к форме входного напряжения, но подключать электронную технику. Именно асинхронный электрогенератор является идеальным источником тока для приборов, имеющих активную (омическую) нагрузку: электронагревателей, сварочных преобразователей, ламп накаливания, электронных устройств, компьютерную и радиотехнику. Но, как уже было сказано выше, перегрузка этих генераторов недопустима, при подключении электромоторов и прочих устройств с индуктивными нагрузками требуется запас по мощности в 3-3,5 раза. При использовании опции стартового усиления запас можно сократить до 1,5-2 раз. Эта опция реализована благодаря специальному блоку, автоматически увеличивающему возбуждение генератора при резком увеличении выходного тока. В некоторых случаях, таких как проведение сварочных работ, блок стартового усиления должен быть включен в обязательном порядке.
ПРЕИМУЩЕСТВА АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА.
К таким преимуществам относят низкий клирфактор (коэффициент гармоник), характеризующий количественное наличие в выходном напряжении генератора высших гармоник. Высшие гармоники вызывают неравномерность вращения и бесполезный нагрев электромоторов. У синхронных генераторов может наблюдаться величина клирфактора до 15%, а клирфактор асинхронного электрогенератора не превышает 2%. Таким образом, асинхронный электрогенератор вырабатывает практически только полезную энергию. Поэтому при использовании асинхронных генераторов устойчивее работают, например: - источники бесперебойного питания; - телевизионные приемники; - регулируемые зарядные устройства. Совершенство пусковых характеристик генератора При правильном выборе асинхронные генераторы обеспечивают эффективный запуск электромоторов с большим стартовым током. С этой целью по желанию заказчика в генераторы устанавливаются специальные стартовые усилители. Поэтому по своим пусковым характеристикам асинхронные генераторы фактически не уступают синхронным генераторам. Степень защиты генератора Незначительное тепловыделение в роторе асинхронного генератора позволяет работать без его обдува и герметизировать внутреннюю полость генератора. Герметизация генератора обеспечивает класс защиты IP 54. Это значительно расширяет область применения генераторов, так как герметичный генератор может эксплуатироваться в условиях высокой влажности и сильной запыленности, т.е. во всепогодных условиях. Кроме того, герметизация существенно увеличивает срок службы генератора. Работа двух генераторов на общую нагрузку Самосинхронизация двух асинхронных генераторов, работающих на общую нагрузку, позволяет без затруднений создавать источник суммарной мощности. Выходное напряжение на ненагруженных фазах генератора В синхронных генераторах со смешанным возбуждением выходное напряжение на ненагруженных фазах может достигать недопустимо больших значений. На практике генераторы могут использоваться для питания электронных высокочувствительных измерительных приборов и компьютеров. А может быть ситуация, когда к одной фазе подключается лампа накаливания, а к другой - прибор с большим пусковым током. В этом случае фазные напряжения могут превысить 300 В. Следовательно, повреждение подключенных приборов малой мощности практически неизбежно. В асинхронных генераторах такое повышение фазного напряжения исключено. Поэтому, по сравнению с синхронными генераторами, в асинхронных генераторах к отдельным фазам можно подключать потребителей существенно более высокой мощности. В асинхронных генераторах допускается неравномерность нагрузки по фазам до 70%. Конструкция необслуживаемого асинхронного генератора В генераторах полностью отсутствуют чувствительные к внешним воздействиям и часто подверженные повреждениям электронные детали и вращающиеся обмотки. Вследствие этого асинхронный генератор мало подвержен износу и имеет чрезвычайно долгий срок службы. Еще одним преимуществом асинхронного электрогенератора является то, что в нем полностью отсутствуют вращающиеся обмотки и электронные детали, которые чувствительны к внешним воздействиям и довольно часто подвержены повреждениям. Поэтому асинхронный генератор мало подвержен износу и может служить очень долго.

Библиотека электромантера АСИНХРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ скачать.


вернутся на главную страницу