Създаване на мотор с практическо приложение - историята на изобретението и развитие

Електромагнитна индукция електрическа машина

В началото на етапа на развитие на електрическите мотори (1834-1860 GG.) Се характеризира с преобладаването на структури с въртеливо движение е ясно полюсни котви. Въртящият момент на вала на такива двигатели като цяло рязко пулсираща. Най-характерната и съществено работата по изграждането на електрически двигатели от този вид принадлежат на български физик и академик BS Якоби. който през 1934 г. той развива една от най-модерните и първият електрически двигател, който работи от една батерия DC, в която е реализиран на принципа на прякото въртене на подвижната част на двигателя. Проучване на проектирането на електрически двигатели на предшествениците си, като в този бутален или разклащане на котвата е била извършена, Jacoby каза един от тях, че "такова устройство е не повече от една забавна играчка за обогатяване на физическите служби", и че "не може да се използва в голям мащаб с всяка икономическа изгода "- така той насочи вниманието си към изграждането на по-мощен електромотор с въртеливо движение на котвата.

Якоби двигател се състои от две групи електромагнити. Алтернативно се промени полярности на електромагнити настъпили чрез преместване на специален ключ. Двигателят е оборудван с две групи от електромагнити U-образни, единият от които се намира на стационарен рамката. Съвети на полюсите са разположени асиметрично, т.е., удължена в една посока. вала на двигателя се състои от две паралелни дискове от месинг, които са свързани с четири електромагнити, разположени на еднакво разстояние един от друг. По време на въртене на вала срещу полюсите на фиксираните магнитите се движеха електромагнитите. Принципът на това устройство се използва в някои съвременни двигатели. Мощност на двигателя е само 15 W, със скорост на ротора 80-120 об / мин. Докато Якоби двигател е важен технически постижения (фиг. 4).

Фигура 4 - общ изглед на двигателя Jacobi на

Тази фаза от историята на възникването на електрически двигатели, свързани с друг добре познат учен от времето - Т. Дейвънпорт. през 1837 г. да създаде свой собствен алтернативен дизайн на двигателя. Неговата работа се основава на пряк въртенето на котвата, при който взаимодействието на движими електромагнити с фиксирани постоянни магнити. Дейвънпорт двигател има четири магнита, разположени на кръст и фиксирани на диска от дърво, която е свързана с вертикална полюс. Четири магнити, разположени в пръстен на две постоянни магнити, направени във формата на полукръг - по този начин пръстен има два полюса: N и S.

Освен изграждането с магнити върху опора, поставени медни плочи, разделени от средата изолирани. електромагнит намотка е свързана последователно, както и неговите цели са пролетни контакти. Моторът е в ход от взаимодействието на постоянни магнити и електромагнити, електромагнитите своята полярност се променили в подходящо време под влиянието на енергията от ключа. В тази конструкция, имаше някои прогресивни идеи, които изглежда, че са забелязали, дизайнерите на електрически двигатели, включително и BS Якоби.

През 1838 г. той откри подобрен двигател (0.5 kw), за да гребна лодка, която е тествана върху Neve за задвижване на лодка с пътници, чиято скорост е 4,5 км / ч. т.е. Това е първият практическото прилагане. Сензационно новини за първи практическото прилагане на електрически разпръснати по целия свят.

Тестове Джейкоби двигатели монтирани на лодката установено, че чрез подаване на електрически ток от електрохимични батерии механична енергия, получена прекалено скъпи; екстремни неикономични двигатели е бил признат като следствие - на този етап на развитие на електротехниката. Трябва да се отбележи, обаче, че основен недостатък на електрохимически батерии е тяхната ниска енергийно съдържание (т.е. ниска мощност за единица тегло), се налага използването на много голям брой батерии, което е неприемливо за много транспортни единици. Така например, в лодка 320 първите електрохимични клетки Джейкоби е установена.

По този начин, за тестване на различни дизайни на електрически двигатели доведе BS Jacoby и други изследователи в следните изводи:

- използването на електрически двигатели е в пряка зависимост от намаляването на цените на електрическата енергия, т.е. чрез създаване на генератор по-икономичен в сравнение с галванични клетки;

- двигатели трябва да имат размери възможно най-малки, и ако е възможно по-голяма мощност и по-голяма ефективност.

Въпреки това е ясно, че всички тези експерименти са чисто символични, а до този момент все още не са измислени и пуснати в производство перфектни електрически генератори, електрически двигатели не може да намери широко приложение като ги хранят от батерията е твърде скъпо и нерентабилно.

Тъй като електрически двигатели (фиг. 5) получаване на практическо приложение на двигателя трябва да се отбележи, френски инженер Frohman, нанесете го в печатния текст. Докато по-голямата част от производствените операции в печат се извършва ръчно или за ръчни машини. Появата на големи печатни преси изискват задвижващ механизъм от двигателя. За една голяма машина за печат, печат рутинна за момента е работил с едни и същи периодично, а не за целия работен ден, е по-лесно да се използва електрически двигател. Solenoids на този мотор са подредени в кръг (шест двойки, на фигурата горните две двойки отстранени за да се покаже по-добре на котвата на двигателя с железни плочи привличат и отблъскват електромагнити).

Фигура 5 - общ изглед на Frohman моторното

Всички двигатели обсъдени по-горе работят на принципа на взаимно привличане и отблъскване на магнити или електромагнити. Те са оборудвани с анкери простата форма на прът с намотка; такива прът анкери са ясно полюс. Тези двигатели се характеризират със значителни недостатъци. Най-сериозният от тях е големите размери на машината при сравнително ниска мощност, голям магнитен разсейване и ниско к. Н. D. Освен това, въртящ момент на вала на двигателя различен нестабилност и поради алтернативно привлекателен и отблъскващи анкери прът действието на такива двигатели е повече или по-малко пастърма. С такива драстични и чести промени на въртящия момент на вала на използването на двигателя на последния в електрическата система не е много обещаващо.

60-те години на ХIХ век. счита за третия етап в историята на двигателното развитие. Този период се характеризира с развитието на двигателите с пръстеновиден арматура и neyavnopolyusnym въртящ момент с висока еднородност.

Фигура 6 - Модел двигател Pachinotti

пръстеновидно арматура идея се възражда полет от около 10. ZT Грам. който е построил автомобил с пръстен. Drum котва, която е работеща диригент представляваща бобината, е изобретен през 1872 г. само W. Siemens. След 10 години в железни котви са канали за навиване (1882). Drum котва DC машина е станал това, което можем да видим в момента.

Така че, на този етап се характеризира с развитието на електрически двигатели и откриването на промишленото използване на принципа за самовъзбуждане, във връзка с това, което е най-накрая осъзнах, и формулира принципа на обратимостта на електрическата машина. Електрически двигатели се правят от по-евтин източник на електрическа енергия - електромагнитната генератор VDC.

През 1886 г., на DC мотор има основните характеристики на съвременния дизайн. По-късно той става все повече и повече се подобрява.

Скоро Tesla асинхронен двигател е значително преработен и подобрен на българския електротехникът Dolivo-Dobrovolsky.

Първото важно нововъведение е въведена Dolivo-Dobrowolski в индукционен двигател, ротор е навита "под формата на кафезна". Във всички по-ранни модели на асинхронен двигател ротори било много успешно, и следователно на ефективността на тези двигатели е била по-ниска от тази на други видове електрически двигатели. Така Ferraris, I, споменати по-рано, създаден индукция променлив двигател с ефективност около 50%, и се счита за ограничение. Много голямо значение е тук материала на строителството на ротора, тъй като трябваше да се събира веднъж на двете условия, имат ниско електрическо съпротивление (за индукционен ток могат да се движат свободно през повърхността му) и да имат добра магнитна проницаемост (до магнитното поле на енергия е да не се губи излишно) , От гледна точка на намаляване на електрическото съпротивление от най-добрите конструктивно да е решението на ротора като меден цилиндър. Но мед лош проводник на магнитния поток и статор, ефективността на двигателя много ниска. Ако меден цилиндър е заменена със стоманена, магнитния поток е рязко се увеличава, но тъй като електрическата проводимост става по-малка от тази на медта, ефективността отново е ниска. Dolivo-Dobrovol'skii намери изход от това противоречие, той изпълнил ротора под формата на стоманен цилиндър (което намалява нейното магнитно съпротивление). В крайните части на тези роторни барове са електрически свързани един с друг (NO сами по себе си). Dolivo решения Доброволски оказа добре. След като получил през 1889 г. патент за ротор, нейната структура не промени из основи до момента.

След това Dolivo-Dobrovolsky започва да се мисли за дизайна на статора - неподвижната част на двигателя. дизайн Тесла Струваше му ирационално. Тъй като ефективността на електромотора зависи от това колко пълен е използван магнитното поле на статора ротор, след което, следователно, по-големи магнитни статора линии късо на въздух (т.е., не преминават през повърхността на ротора), толкова по-магнитни статора линии късо на въздух (т.е. не преминава през повърхността на ротора), толкова по-голяма загуба на електроенергия и по-малко ефективни. За да избегнете това, луфта между ротора и статора трябва да бъде възможно най-малък. Tesla Motors, от тази гледна точка е далеч от съвършенство - изпъкнали бобини на полюсите на статора се създаде твърде голяма разлика между статора и ротора. Освен това, в променлив ток двигател е невъзможно равномерно движение на ротора. Въз основа на това Dolivo-Dobrovolsky видя пред себе си две задачи: да се увеличи ефективността на двигателя и да се постигне по-голямо единство на нейната работа.

Първата задача е проста - това е достатъчно, за да се отстранят стърчащите полюсите на електромагнит, и да ги разпространява в целия ликвидация обиколка на статора към ефективността на двигателя се е увеличил наведнъж. Но как да се реши Вторият проблем? На неравностите на въртене може да бъде значително намалена само чрез увеличаване на броя на фазите две и три. Но е било така рационално? Вземете трифазен ток, както вече бе споменато, без големи затруднения. Изграждане на трифазен мотор, също не ми беше трудно - това е достатъчно, за да поставите на статорните намотки на три, а не две, както и всеки един от тях, за да свържете двата проводника към съответния генератор намотка. Този двигател е във всички отношения по-добре от две фази, двигател на Тесла, с изключение на едно нещо - това се изисква за своите шест силови кабели вместо четири. По този начин, системата става прекалено обемисти и скъпи. Но, може би, това е възможно да се свърже двигателя към генератора някак по-различно?

Dolivo-Dobrovolsky прекарва безсънни нощи над веригите на многофазни електрически вериги, скициране и по-нови опции. И, накрая, решението, неочакван и гениални в своята простота, е установено. В действителност, ако направим един клон от трите точки на пръстен осцилатор на котвата, както е показано на фигурата, и да ги свърже с три пръстена, на които се плъзгат четката, но с котвата между полюсите на въртене на всяка четка ще бъде предизвикана от една и съща величина ток, но с промяна на времето, което е необходимо, за да се завие премества по дължината на дъга, съответстваща на ъгъл от 120 градуса. С други думи, токовете във веригата ще бъдат изместени един спрямо друг във фаза от 120 градуса също. Но тази система на трифазен ток е присъщо на друга много интересна функция, някои не са имали друга система на многофазни течения - във всеки един момент от време, сумата от токове, които текат в една и съща посока, е тук, за стойността на третия тока, която тече в обратна посока, и сборът от всички три течения във всеки даден момент е равен на нула. Следователно, възможността да се използва всеки един от трите проводника като изпускателният тръбопровод за другите две свързани паралелно, и вместо шест проводници направят всички три!

Първото му трифазен асинхронен двигател Dolivo-Dobrovolsky построен през зимата 1889. По него пръстеновиден статор арматура DC машина се използва с 24 половин слотове. Като се има предвид Тесла грешки Dolivo-Dobrovol'skii разпръснати своите намотки в гнездата за цялата обиколка на статора, което прави по-благоприятно разпределение на магнитното поле. Роторът е цилиндрична с намотки "под формата на кафезна." Въздушната междина между ротора и статора е само 1 mm, който по това време е смела разтвор, тъй като обикновено се прави вече празнина. Щанги "накъсо" не е имал изолация.

Стандартната DC генератора, се превръща в трифазен генератор се използва като източник на ток трифазен. Впечатлението, осъществено от първото стартиране на двигателя да ръководи AEG, е огромен.

За много хора, стана ясно, че в дългосрочен деликатния въпрос за създаване на промишлен мотор най-накрая преминава през. Според неговите двигатели технически представяне Dolivo-Dobrovolsky превъзхождат всички съществуващи тогава двигателите - с много висока ефективност, те са отлични за всички режими да бъдат надеждни и лесни за употреба. Ето защо, те веднага стана широко разпространена по целия свят.

От този момент започва бързото приемане на електрически двигатели във всички сфери на производството и широко разпространена електрификация на индустрията.