ТРЕХФАЗНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Трехфазные электрические цепи - наиболее распространенные в современной электроэнергетике. Это объясняется рядом их преимуществ по сравнению с однофазными цепями:

Михаил Доливо-Добровольский

Рис. 126. Михаил Доливо-Добровольский

экономичностью производства и передачи энергии, равномерностью механической нагрузки на генераторы, что увеличивает срок их службы, простотой получения кругового вращающегося магнитного поля в электродвигателях, возможностью получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений - фазного и линейного, меньшей пульсацией выпрямленного тока, меньшей материалоёмкостью трансформаторов и силовых кабелей.

Трёхфазная система была предложена в 1891 г. конструктором электротехнической компании Эдисона Михаилом Доливо-Добровольским, который разработал все основные звенья этой системы - генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, двигатели.

Демонстрационная модель трехфазного генератора отличается от модели однофазного генератора количеством и размещением обмоток якоря. Во-первых, они расположены на статоре, а именно на внутренней поверхности корпуса генератора и, во-вторых, их три пары, и расположены они симметрично с угловым расстоянием 120°. Цилиндрический постоянный магнит (ротор) приводят во вращение посредством ременной передачи от махового колеса, установленного на пьедестале генератора.

В качестве нагрузки для вырабатываемых генератором ЭДС используются панели с шестью миниатюрными лампами накаливания номинальным напряжением 6,3 В, соединенными в одном случае «треугольником», как это показано на рисунке 127, а в другом - «звездой». Перед демонстрацией входные клеммы одной из панелей соединяют тремя проводами с выходными клеммами генератора. При вращении ротора в обмотках статора индуцируются синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, которые и вызывают свечение лампочек.

Трехфазный генератор, нагруженный на соединенные «треугольником» лампы

Рис. 127. Трехфазный генератор, нагруженный на соединенные «треугольником» лампы.

АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Асинхронный двигатель переменного тока - одна из разновидностей электрических машин, преобразующих электрическую энергию в механическую. Приоритет в создании асинхронного двигателя принадлежит Николе Тесла, который продемонстрировал его действующую модель в 1884 г. В 1889 г. Доливо-Добровольский изобрел трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Эти изобретения открыли эру массового индустриального применения электрических машин. В настоящее время асинхронный двигатель является самой распространенной электрической машиной. Достоинствами асинхронного двигателя являются простота конструкции, легкость изготовления и отсутствие механического контакта со статичной частью машины, а недостатки ограничиваются небольшим пусковым моментом и значительным пусковым током.

Двигатель состоит из статора и ротора. Проводники статорной обмотки распределены по окружности с угловым расстоянием 120°, поэтому магнитопровод статора, периодически перемагничиваясь с изменением тока в его обмотке, создает вращающееся вокруг ротора магнитное поле. Это изменяющееся поле индуцирует в роторе индукционный ток, который, взаимодействуя с породившим его вращающимся магнитным полем, создает вращающий ротор момент.

Ротор состоит из сердечника в виде стопы пластин из электротехнической стали, в пазы которого заложена обмотка. Обмотка ротора бывает двух видов: коротко- замкнутая и фазная. Соответственно асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. Короткозамкнутую обмотку зачастую называют

«беличьим колесом» из-за внешней схожести. Она состоит из медных стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами. Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. Фазный же ротор имеет трёхфазную обмотку, выведенную на контактные кольца, вращающиеся вместе с валом машины. Ток на обмотку фазного ротора подают через скользящие по кольцам графитовые стержни.

Двигатель называют асинхронным, потому что его ротор вращается несинхронно с полем статора, а точнее, у механически нагруженного двигателя ротор вращается медленнее вращающегося вокруг него магнитного поля, создаваемого статорной обмоткой.

Экспериментальная установка аналогична изображенной на рис. 127 и отличается от нее тем, что нагрузкой генератора является статорная обмотка электродвигателя. В полости обмотки двигателя устанавливают либо ротор с короткозамкнутой обмоткой, либо какую-нибудь легкую металлическую деталь из комплекта: прямоугольную рамку или алюминиевый цилиндр, или рамку типа «беличье колесо». Последняя изображена на рисунке 129.

Вращением рукоятки привода генератора демонстрируют вращение ротора (или одну из упомянутых выше деталей

комплекта). Внимание наблюдателей обращают на то, что скорость вращения ротора двигателя заметно меньше скорости вращения ротора генератора.

При смене направления вращения ротора генератора соответственно изменяется (с некоторой временной задержкой) и направление вращения ротора двигателя.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >