В 1880 году американский изобретатель Эдисон создал большой генератор постоянного тока под названием «Колосс», который был выставлен на Парижской выставке 1881 года.
Эдисон – отец постоянного тока
Параллельно ведется разработка электродвигателя.Генератор и двигатель — две разные функции одной и той же машины.Использование его в качестве устройства вывода тока – это генератор, а использование его в качестве устройства электропитания – двигатель.
Этот обратимый принцип работы электрической машины был случайно доказан в 1873 году. На промышленной выставке в Вене в этом году рабочий допустил ошибку и подключил провод к работающему генератору Грама.Выяснилось, что ротор генератора изменил направление и сразу пошел в противоположном направлении.Направление поворачивается и становится двигателем.С тех пор люди поняли, что двигатель постоянного тока можно использовать как в качестве генератора, так и в качестве обратимого двигателя.Это неожиданное открытие оказало глубокое влияние на разработку и производство двигателя.
С развитием технологий производства электроэнергии и электроснабжения проектирование и производство двигателей также становятся все более совершенными.К 1890-м годам двигатели постоянного тока имели все основные конструктивные особенности современных двигателей постоянного тока.Хотя двигатель постоянного тока широко используется и приносит значительные экономические выгоды, его собственные недостатки ограничивают его дальнейшее развитие.То есть он не может решить проблему передачи энергии на большие расстояния и проблему преобразования напряжения, поэтому двигатели переменного тока быстро развиваются.
В этот период один за другим появились двухфазные и трехфазные двигатели.В 1885 году итальянский физик Галилео Феррарис предложил принцип вращающегося магнитного поля и разработал модель двухфазного асинхронного двигателя.В 1886 году переехавший в США Никола Тесла также самостоятельно разработал двухфазный асинхронный двигатель.В 1888 году русский инженер-электрик Доливо Добровольский создал трехфазный асинхронный двигатель переменного тока с одной короткозамкнутым ротором.Исследования и разработки двигателей переменного тока, особенно успешная разработка двигателей трехфазного переменного тока, создали условия для передачи энергии на большие расстояния и в то же время подняли электротехнику на новый этап.
Тесла, отец переменного тока
Около 1880 года британец Ферранти усовершенствовал генератор переменного тока и предложил концепцию передачи переменного тока высокого напряжения.В 1882 году Гордон в Англии изготовил большой двухфазный генератор переменного тока.В 1882 году француз Горан и англичанин Джон Гиббс получили патент на «Метод освещения и распределения энергии» и успешно разработали первый трансформатор, имеющий практическое значение.самое критичное оборудование.Позже компания Westinghouse усовершенствовала конструкцию трансформатора Гиббса, сделав его трансформатором с современными характеристиками.В 1891 году Блоу изготовил в Швейцарии высоковольтный масляный трансформатор, а позже разработал гигантский высоковольтный трансформатор.Передача электроэнергии переменного тока высокого напряжения на большие расстояния достигла большого прогресса благодаря постоянному совершенствованию трансформаторов.
После более чем 100 лет разработки сама теория двигателя стала вполне зрелой.Однако с развитием электротехники, информатики и технологий управления развитие двигателя вступило в новый этап.Среди них разработка двигателя с регулированием скорости переменного тока является наиболее привлекательной, но она не была популяризирована и не применялась в течение длительного времени, поскольку она реализована с помощью компонентов схемы и блоков вращающихся преобразователей, а характеристики управления не так хороши, как регулирование скорости постоянного тока.
После 1970-х годов, после появления силового электронного преобразователя, проблемы сокращения оборудования, уменьшения размеров, снижения стоимости, повышения эффективности и устранения шума были постепенно решены, и регулирование скорости переменного тока совершило скачок вперед.После изобретения векторного управления статические и динамические характеристики системы управления скоростью переменного тока были улучшены.После принятия микрокомпьютерного управления алгоритм векторного управления реализуется с помощью программного обеспечения для стандартизации аппаратной схемы, тем самым снижая стоимость и повышая надежность, а также становится возможным в дальнейшем реализовать более сложную технологию управления.Быстрый прогресс силовой электроники и технологий управления микрокомпьютерами является движущей силой постоянного обновления системы управления скоростью переменного тока.
В последние годы, благодаря быстрому развитию редкоземельных материалов с постоянными магнитами и развитию технологий силовой электроники, двигатели с постоянными магнитами добились большого прогресса.Двигатели и генераторы, в которых используются материалы с постоянными магнитами NdFeB, широко используются, начиная от кораблей и заканчивая искусственными сердечными насосами для крови.Сверхпроводящие двигатели уже используются для выработки электроэнергии и приведения в движение высокоскоростных поездов на магнитной подвеске и кораблей.
Благодаря развитию науки и техники, улучшению характеристик сырья и совершенствованию производственного процесса двигатели производятся в десятках тысяч разновидностей и спецификаций, с разными уровнями мощности (от нескольких миллионных долей). ватт до более чем 1000 МВт) и очень широкую скорость.Диапазон (от нескольких дней до сотен тысяч оборотов в минуту), очень гибкая адаптация к окружающей среде (например, ровная земля, плато, воздух, подводная среда, нефть, холодная зона, умеренная зона, влажные тропики, сухие тропики, в помещении, на открытом воздухе, транспортные средства). , корабли, различные средства массовой информации и др.), для удовлетворения потребностей различных отраслей народного хозяйства и жизни человека.
Время публикации: 04 февраля 2023 г.
