История открытий в электроэнергетике

Впервые идею вращающегося электромагнитного поля высказал Д. Араго в 1821 г. В 1885 г. Г. Феррарис. (1847-1897) предложил использовать двухфазный ток (систему двух переменных токов, сдвинутых по фазе на 90°), который дает возможность получить «вращающееся магнитное поле», и построил двигатель переменного тока.

Н. Тесла (1856 – 1943) (рис. 40), удалось построить систему из двухфазного генератора, трансформатора и двигателя.

Она была использована на Ниагарской гидростанции в США, система требовала четыре провода для передачи электроэнергии.

В 1888 году русский изобретатель М.О. Доливо-Добровольский (1862-1919), создал трехфазную систему токов, которая затем получила признание и распространилась во всем мире как наиболее удобная и экономичная.

Вращающееся магнитное поле было получено путем сдвига фаз между токами одинаковой амплитуды на 120°. М.О. Доливо-Добровольский разработал ротор с обмоткой в виде беличьей клетки и создал короткозамкнутый асинхронный двигатель. Трехфазная система, состоящая из трехфазного генератора, трехфазного двигателя (рис. 42), и трехфазного трансформатора, требовала для передачи и распределения электроэнергии всего три провода, являясь в то же время симметричной, уравновешенной и экономичной. Затраты металла были на 25 % меньше, чем в двухпроводной линии однофазной системы. Трехфазный синхронный генератор был построен Доливо-Добровольским в 1890 г. Впервые передача трехфазного тока на расстояние 170 км была продемонстрирована на Международной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 г. во время Международного конгресса электротехников.

На базе электрических генераторов и электродвигателей стал конструироваться индивидуальный привод станков, механизмов и устройств.

Первое защитное заземление электрических машин предложили русский инженер Р.Э. Классон и француз М. Депре. Генераторы электрического тока предъявили к первичному двигателю следующие требования: большое число оборотов, высокая равномерность вращения и непрерывно возрастающая мощность. Паровая машина уже не отвечала этим требованиям, Она имела 400-600 об/мин. Паровую машину вы теснила паровая турбина, которая имела большую скорость и более высокий КПД. Сейчас мощность паровых турбин достигает 1200 МВт. Турбина вместе с электрическим генератором называется турбогенератором

 

Трансформаторы

 

В 1848 г. французский механик Г. Румкорф изобрел индукционную катушку. Она явилась прообразом трансформатора.

П.Н. Яблочков, русский изобретатель, разработал систему «дробления» электрической энергии, впервые используя индукционную катушку в качестве трансформатора с разомкнутым сердечником для питания нескольких дуговых ламп. По существу он в 1889 г. Создал первый силовой трансформатор.

В 1882 г. русский электротехник И.Ф. Усагин, а в 1884 г. французский инженер Болард создали трансформатор напряжения (для повышения или понижения напряжения). Разработка силовых трансформаторов дала возможность передавать электричество на дальние расстояния, так как с возрастанием величины передаваемого напряжения уменьшаются потери электрической энергии, и появляется возможность уменьшить сечение проводов .

В 1885 году венгерские инженеры М. Дери и О. Блати вместе с К. Зиперовским разработали трансформаторы с замкнутым магнитопроводом. Появилась система распределения электроэнергии, основанная на параллельном подключении трансформаторов к питающей сети высокого напряжения.

В настоящее время на электрических станциях и подстанциях применяют понижающие и повышающие, двух - и трехобмоточные, трехфазные и однофазные силовые трансформаторы.

Трансформаторы тока применяют в установках переменного тока всех напряжений для последовательных катушек измерительных приборов и реле защиты.

Первичную обмотку трансформатора тока включают в цепь последовательно, а к вторичной обмотке также последовательно присоединяют катушки приборов и реле. Между первичной и вторичной обмотками трансформатора тока нет электрической связи, поэтому они надежно изолируют приборы и реле от напряжения установки.

Трансформаторы напряжения применяют в установках переменного тока для питания параллельных катушек измерительных приборов и реле защиты. Первичную обмотку трансформатора напряжения подключают параллельно к сети, а к вторичной обмотке присоединяют параллельно катушки приборов и реле.

Трансформатор является одним из ключевых компонентов современной энергетической системы. Он преобразует напряжения в низкие или высокие с малыми потерями энергии. Является важным элементом многих электроприборов, механизмов и устройств: зарядных устройств, радиоприемников, телевизоров, подстанций, электростанций и т.п.

Размеры трансформаторов могут варьировать от горошины до громадин весом в 500 тонн. Уменьшение габаритов трансформаторов достигается за счет более эффективного отвода тепла с помощью вентиляторов, внешних радиаторов, специальных насосов. Применяются системы испарительного охлаждения, однако они пока слишком дороги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список.

1. Кузнецов, Б. Г. История  энергетической техники / Б. Г. Кузнецов. –

М. ; Л. : Гостехиздат, 1937.

2. Белькинд, Л. Д. История техники / Л. Д. Белькинд, И. Я. Конфедератов, Я. А. Шнейберг. – М. : Госэнергоиздат, 1956.

3. История энергетической  техники / Л. Д. Белькинд, О. Н. Веселовский, И. Я. Конфедератов, Я. А. Шнейберг. – М. : Госэнергоиздат, 1960.

4. Веселовский, О. Н. Энергетическая  техника и ее развитие : учеб. пособие для энергетич. и электротехн. специальностей вузов / О. Н. Веселовский, Я. А. Шнейберг. – М. : Высш. школа, 1976. – 304 с.

5. Веселовский, О. Н. Очерки  по истории электротехники / О. Н. Веселовский, Я. А. Шнейберг. – М. : Изд-во МЭИ, 1993.

6. Льоцци, М. История физики / М. Льоцци. – М. : Мир, 1970.

7. Околотин, В. С. Вольта / В. С. Околотин. – М. : Молодая гвардия,

1986.

8. Ампер А. // Электродинамика. – М. : Изд-во АН СССР, 1954.

9. Шнейберг, Я. А. Титаны электротехники: очерки жизни и творчества /

Я. А. Шнейберг. – М. : Изд-во МЭИ, 2004. – 270 с.

10. Шнейберг, Я. А. Василий Владимирович Петров / Я. А. Шнейберг.

– М. : Наука, 1985.