Apariția unor sisteme multifazice

Începutul stadiul actual în dezvoltarea ingineriei electrice se referă la 90 ai secolului al XIX-lea, atunci când problema complexă a energiei, combinând baza tehnică a energiei electrice și a fost rezolvată.

Această soluție a fost găsită în aplicarea circuitelor cu mai multe faze, dintre care practica de lungă durată a optat pentru un lanț de 3 faze.

Cele mai interesante elemente noi și sisteme cu 3 faze au fost electrice.

Principiul de funcționare al unui motor asincron, cu un câmp rotativ este conținută în experimentele lui Arago (1824): cu un disc rotativ de cupru de mai jos (de mai sus), acul magnetic, acesta vine în rotație. Dar, în timp ce acest fenomen nu a fost în măsură să explice, numindu-l „efectul de Arago“.

Pentru descoperirea câmpului magnetic învârtitor, în sensul modern, a venit om de știință independent italian G. Ferraris și iugoslavă, care a lucrat cea mai mare parte a vieții în America, Tesla (1885).

Ei au arătat că dacă două bobine în unghi drept, pentru a alimenta două curenți alternativi care diferă în faza de 90“, vectorul din totalul axelor bobinelor de inducție magnetică punctul de trecere primește o mișcare de rotație uniformă, fără a schimba în magnitudine.

Prin urmare, este firesc ca studiul sistemelor multifazice a început cu două faze.

motor Ferraris dezvoltat 3W de putere. Dar cum să obțineți cele două curente care diferă în fază cu 90 ° sau aproape de ea? Ferraris a rezolvat această problemă în două moduri:

- pereche de bobine incluse în circuitul primar al transformatorului cu un sistem deschis magnetic, iar cealaltă pereche - în circuitul său secundar;

- în circuitul primei perechi de bobine incluse rezistență suplimentară, iar în al doilea lanț - a adăugat inductor.

Astfel, o modalitate de a obține un sistem de două faze a curenților a fost la „divizarea“ o alternativ monofazic de curent convențional. Metoda necesită dispozitive suplimentare destul de complexe și, în plus, nu unghiul de fază a fost de 90 ° - câmp rotativ distorsionat.

Dar aceste neajunsuri au împiedicat Ferraris și unii dintre contemporanii săi să dezvolte o structură cu două faze a motorului. În cercetarea sa, el a sugerat că motorul electric, precum și așa cum se obișnuiește în tehnologia de semnalizare, ar trebui să nu funcționeze la eficiență maximă, în timp ce la puterea maximă utilizabilă! Calcule simple arată că această condiție corespunde motorului cu alunecare de 50%. Desigur, interesul pentru munca sa a scăzut.

Diferite cale a mers alte inventatori, printre care cel mai mare succes realizat Tesla. El a recurs la încercări de a obține o diferență de fază de 90 ° în motoarele însele, și a concluzionat fezabilitatea construirii astfel de generator.

Principalul dezavantaj al motorului Tesla care a făcut necompetitive, a fost prezența proeminente stâlpi cu înfășurare concentrată, provocând o rezistență magnetică mare și distribuția nefavorabilă a MDS de-a lungul fantei de aer. Proiectarea înfășurării rotorului (așa cum sa dovedit ulterior) a fost, de asemenea, fără succes (două înfășurări perpendiculare).

Sa dovedit fără succes și alegerea unui sistem cu două faze a curenților de toate posibilele sisteme multifazice. Este cunoscut faptul că o proporție semnificativă a costului de instalare pentru transmisia puterii cuprinde costul structurilor liniare - în special pe sârmă - patru fire (de două ori mai mult decât în ​​curent monofazat).

In timp ce Tesla și personalul său a încercat să îmbunătățească sistemul de 2 faze în Europa a dezvoltat o mai avansat - trei faze.

Documentele arată că, în 1887-1889 de ani. sisteme multifazice dezvoltate de mai mulți oameni de știință și ingineri.

În America, Charles Bradley. care caută să fabrice o mașină electrică cu o utilizare mai bună a materialului activ concepute pentru a generatorului 2- și 3 faze. Nestiind despre fenomenul câmpului magnetic învârtitor, se presupune că consumatorii din sistemele sale multifazice ar trebui să fie integrate ca o singură fază.

inginer german F. Hazelvander abordat sistemul 3 faze a curenților cu celelalte poziții de plecare. Știind că colector de la generator și motor de curent continuu funcționează funcția reciprocă, el a decis să-l elimine. În acest scop, punctele armatura de lichidare a fiecăruia dintre mașinile pe care linia de ramură la plăcile colectoare, respectiv, sunt conectate unele cu altele. Acest lucru este convenabil realizat din mașinile cu care se confruntă, ancore care sunt fixate, iar polii sunt rotite. Într-un efort de a reduce numărul de linii cu sârmă, el a găsit o opțiune de minim - trei fire. Cu toate acestea, el nu a fost în stare să vadă toate posibilitățile acestui sistem și de a crea adecvate pentru practica de proiectare mașinii [1].

Cel mai mare succes în dezvoltarea sistemelor multifazice realizate MO Dolivo-Dobrovolsky, care a putut să dea lucrarea sa de natură practică. De aceea, el este considerat fondatorul tehnologiei 3 faze.

Primul pas, care se face Dolivo-Dobrowolski, a fost inventarea înfășurării cu o colivie de veveriță rotorul.

Un pas important în scrierile Dolivo-Dobrovolsky a fost înlocuirea sistemelor 2 faze, 3 faze. Se pe bună dreptate observat că, prin creșterea numărului de faze îmbunătățește distribuția SMD stator circumferință. O creștere suplimentară a numărului de faze nu este adecvată, deoarece aceasta ar conduce la o creștere considerabilă a consumului de fire de cupru.

Pentru sistemul de 3 faze din studiile realizate de ramură Dolivo-Dobrovol'skii de la 3 puncte echidistante dc armături mașină de lichidare. Astfel, au fost obținute de curenți cu o diferență de fază de 120 °. În acest fel, a fost găsit legat de sistem 3 faze, în care elementul în care este necesar pentru transportul și distribuția energiei electrice, doar trei fire. Sistemul Tesla 2 faze ar putea renunța, de asemenea, trei fire, dar meritele 3 faze motoare avantaj sistem gustare.

O creștere suplimentară a numărului de faze ar duce la o oarecare îmbunătățire a utilizării mașinilor electrice, dar ar cauza un consum suplimentar de cupru. Prin urmare, un sistem de 3 faze a fost optim.

În primăvara anului 1889, prima putere motor de inducție 3 faze de aproximativ 100 W a fost construit. Acesta este alimentat de invertor 3 monofazată Anchor picior și a arătat rezultate bune. După ce acest lucru a fost creat un alt mult mai puternic convertor Anchor Single Leg, și apoi a început fabricarea generatoarelor sincrone cu 3 faze.

Deja în primele generatoare sincrone utilizate două moduri principale la interfața faze: Star (simbol -Y) și triunghiul (simbol - A).

O realizare importantă Dolivo-Dobrovolsky a fost, de asemenea, faptul că el a refuzat să efectueze un motor asincron cu poli proeminente, și a făcut o înfășurare statorică distribuite pe întreaga circumferință. Ca rezultat al difuziei magnetice a scăzut în comparație cu Tesla Motors.

Curând Dolivo-Dobrovolsky a înlocuit tip inel stator tambur de înfășurare. Deoarece motorul asincron a dobândit un aspect modern.

Dificultatea în dezvoltarea de noi tehnologii 3 faze a apărut de la sursa de alimentare limitată a primei 3 faze AC. Faptul că curentul de pornire al unui motor de inducție, cu o colivie de mai multe ori curentul nominal.

Analiza dificultăților întâmpinate a dus la crearea așa-numita motor inel de alunecare.

Sistemul 3 faze nu ar fi primit în primii ani ai existenței sale, răspândirea rapidă în cazul în care nu este rezolvată problema de transmitere a puterii pe distanțe lungi.

Dar de transport de energie electrică avantajoasă la o tensiune ridicată, care, în cazul curentului alternativ se obține prin transformator.

Sistemul 3 faze nu este dificil, în principiu, de a transforma energia, dar necesită trei transformatoare monofazate în loc de una cu un sistem cu o singură fază. O astfel de creștere a numărului de dispozitive relativ costisitoare, nu ar putea provoca dorința de a găsi o soluție satisfăcătoare.

In 1889-Dolivo Dobrovol'skii G. inventat 3 faze transformator [1]. La început, a fost radial aranjamentul miez de transformator (Fig.1, A). Designul său este mai amintește de o mașină electrică, cu nici un spațiu de aer.

Apoi a fost propus mai multe modele de transformatoare prismatice unde a fost posibil să se obțină o formă mai compactă a circuitului magnetic (Figura 1, B).

În principiu, această structură a supraviețuit până în prezent.

Obiectivele întâlni, de asemenea, operațiuni de transport în legătură cu circuitul de fază 3 scheme de studiu.

În 80-90-e din secolul al XIX-lea, are o sarcină importantă loc de iluminat, ceea ce face de multe ori o asimetrie semnificativă în sistem. În plus, de multe ori a trebuit să aibă nu una, ci două tensiuni: una - pentru sarcina de iluminat; un alt ridicat - pentru putere.

Pentru a putea regla tensiunea în fazele individuale și de poziționare două tensiuni în sistem (fază și linia) Dolivo-Dobrovol'skii dezvoltat în 1890, 4 x cablat circuitul 3 Circuit -system fază cu un conductor neutru. Imediat, el a subliniat că, în unele cazuri, în loc de sârmă neutru poate folosi „terenul“.

Propunerile sale Dolivo-Dobrovol'skii justificate dovezi că 4 fire sistem trifazat permite să aibă o anumită asimetrie în sarcina, deoarece permite să se mențină o tensiune constantă a fiecărei faze.

Pentru reglarea tensiunii în faze individuale ale sistemului 4 fire, el a sugerat să utilizeze invenția de autotransformatorului 3 faze.

Astfel, toate elementele de bază ale sistemelor de alimentare cu energie 3 faze au fost proiectate structural timp de trei ani [1].

Dintre toate posibile modele ale generatorului sincron multifazice, a cărei funcționare a fost cunoscut cu mult înainte, a primit o larga utilizare practica a unui generator sincron cu 3 faze.

Astfel sa născut și a primit dezvoltarea sa inițială a unui sistem de 3 faze a unui curent electric.

Studiind istoria artei circuitelor 3 faze arată că rolul decisiv în nașterea și dezvoltarea sa jucat de lucrările MO Dolivo-Dobrovolsky.

Fără îndoială, un astfel de succes rapidă și completă a operei sale este determinată în mare măsură de faptul că lucrările sale îndeplinesc direcțiile de bază ale epocii.

În plus, trebuie să se țină cont de faptul că Dolivo-Dobrovolsky a lucrat în cele mai avansate la acel moment industria electrică -Germană și, fiind unul dintre liderii celei mai mari companii de inginerie electrică, are o mare capacitate de cercetare experimentală și punerea în practică a invențiilor lor. În timp ce alții contemporanilor săi nu aveau abordarea de inginerie pentru rezolvarea problemelor emergente (Bradley, Tesla) sau de logistică (Hazelvander) în Dolivo-Dobrovolsky au fost ambele înmulțit cu adâncimea de cunoștințe și performanțe excelente.