Iii-bob. Elektr energetika tizimi jihozlari va iste’molchilarda elektr mashinalar va transformatorlarning qo‘llanilishi

Baraban ankrajli elektr mashinasi
1870-yillarning oxirigacha. yorug'lik uchun elektr energiyasi ishlatilgan va o'zgaruvchan tok uzoq vaqt davomida ishlatilmagan. Bir fazali o'zgaruvchan tok tarmoqlarining rivojlanishiga ko'chalar va binolarni yoritish uchun sham (1878), induktor generatori (1877) va bir fazali ochiq yadroli transformatorni yaratgan rus ixtirochi P. N. Yablochkovning ishi katta ta'sir ko'rsatdi. 1876). Garchi M. Faraday elektromagnit induksiya qonunini kashf etgan bo'lsa-da, 1840-1850 yillarda B. S. Yakobi va G. Ruxmkorf . ishlatiladigan induksion lasanlar, P. N. Yablochkovning ikkita alohida o'rashga ega bo'lgan quvvat transformatorining ixtirosi elektrotexnikani rivojlantirish uchun muhim ahamiyatga ega edi.
Transformatordagi transformatsiya nisbati II. N.Yablochkova bittaga teng keldi. 1882 yilda L. Golyar va E. Gibbs transformatsiya nisbati birga teng bo'lmagan va tortib olinadigan yadroli bir fazali transformatorni taklif qildilar.

Transformator Blaty , Dary va Tsipernovskiy
uning yordamida kuchlanish silliq tartibga solindi. 1884 yilda Angliyadagi aka-uka Xopkinslar yopiq yadroli va o'zgaruvchan yuqori va past kuchlanishli o'rashli bir fazali transformatorni yaratdilar. 1885 yilda vengriyalik elektrotexnika muhandislari O. Blaty , M. Dary va K. Zipernovskiy yuqori texnik va iqtisodiy ko'rsatkichlarga ega bo'lgan halqa, zirh va novda transformatorlarini ixtiro qildilar. Ular "transformator" atamasini kiritdilar. Birinchi transformatorlarda (1.10-rasm) yadro 1 po'lat simdan qilingan. Past kuchlanishli o'rash 2 yadroga yaqinroq o'ralgan va yuqori kuchlanishli o'rash 3 uning atrofiga o'ralgan .Transformatorlarni moy bilan sovutish 1880 yilda D.Svinberg tomonidan ishlatilgan .
1870-1880 yillarda elektroenergetika sanoati birinchi ta'sirchan qadamlarni tashladi. 1879 yilda Berlin ko'rgazmasida V. Siemens birinchi elektr temir yo'lni ko'rsatdi. 1882 yilda M. Despres 1500-2000 V kuchlanishli to'g'ridan-to'g'ri oqim bilan 57 km 2 kVt masofaga uzatildi. Bu haqda F. Engels 1883 yilda shunday yozgan edi: “... bu ulkan inqilobdir. Bug 'dvigatel bizga issiqlikni mexanik harakatga aylantirishni o'rgatdi, lekin elektr energiyasidan foydalanish bizga barcha turdagi energiyani: issiqlik, mexanik harakat, elektr, magnit, yorug'lik, bir-biriga va orqaga aylantirish va ularni qo'llash uchun yo'l ochadi. sanoatda ... Ego kashfiyot sanoatni mahalliy sharoitlar tomonidan qo'yilgan deyarli barcha cheklovlardan mutlaqo ozod qiladi, hatto eng olis suv energiyasidan foydalanishga imkon beradi va agar dastlab faqat shaharlar uchun foydali bo'lsa, oxir oqibat u shahar va qishloq o'rtasidagi qarama-qarshilikni bartaraf etishning eng kuchli dastagiga aylanadi ^[2] .
Bir fazali o'zgaruvchan tok tizimlari energiyani uzoq masofalarga uzatish imkonini bergan bo'lsa-da, sanoatda o'zgaruvchan tokdan foydalanish muammolarini hal qilmadi. Bir fazali o'zgaruvchan tok dvigatellari boshlang'ich momentga ega emas edi, past energiya ko'rsatkichlariga ega edi va elektr drayvlarda foydalanish uchun mos emas edi.
1880-yillarning oxirida. G. Ferraris va N. Tesla ikki fazali o'zgaruvchan tok motorini yaratdilar, bunda aylanuvchi magnit maydon kosmosda 90 ° ga siljigan va oqimlar bir-biriga nisbatan fazada 90 ° ga siljigan. Ferrarisning ikki fazali motor modeli rasmda ko'rsatilgan. 1.11.
1889 yilda taniqli rus elektrotexniki M. O. Dolivo - Dobrovolskiy uch fazali bo'lishni taklif qildi.
o'zgaruvchan toklar va o'sha yili birinchi uch fazali asenkron motor va transformator qurildi. Uch fazali oqim manbai sifatida u DC mashinasidan foydalangan, 120 ° burchak ostida o'rashdan uchta kran yasagan va ularni uchta halqaga olib kelgan. 1889 yil bahorida 180 Vt quvvatga ega sincap qafasli rotorli birinchi asenkron uch fazali vosita qurilgan. Keyin rotorda qisqa tutashgan va fazali sariqlarga ega bo'lgan kuchliroq motorlar ishlab chiqarila boshlandi (1.12-rasm).

Ferrarisning ikki fazali induksion motor modeli
Uch fazali transformator birinchi bo'lib o'rashlarning radial joylashuvi bilan qurilgan va 1891 yilda Dolivo- Dobrovolskiy bir xil tekislikda joylashgan parallel rodli uch fazali transformator uchun patent oldi . Transformatorning ushbu dizayni bugungi kunda ham qo'llaniladi.
1891 yilda Xalqaro elektrotexnika ko'rgazmasida 230 kV kuchlanishli uch fazali o'zgaruvchan tokni uzatish amalga oshirildi. Va masofada 15 kV kuchlanishda

. Dolivo -Dobrovolskiy dvigatelining umumiy ko'rinishi
km . Maksimal uzatish samaradorligi 75,2% ni tashkil etdi. 1890-yillarning boshidan boshlab uch fazali AC tizimi. energiya bilan mustahkam o'rnashgan.
1899 yilda bug 'turbinasi birinchi marta 1 MVt turbinali generatorga ulangan. Sanoatning barcha tarmoqlarida elektr energiyasini joriy etish boshlandi . Kuchli elektr stansiyalari, yirik sinxron va asinxron mashinalar, transformatorlar qurila boshlandi. Keyinchalik alohida stansiyalar quvvati yuzlab million kilovattga yetgan energiya tizimlariga birlashtirildi. XX asrda. sanoatning boshqa tarmoqlari bilan bir qatorda elektrotexnika sanoati ham tez rivojlandi.
Mashinalarning quvvati 100 va 1000 barobar oshdi, quvvat birligiga materiallar sarfi 10-100 barobar kamaydi. Texnologiyaning turli sohalari uchun noyob elektr mashinalari nafaqat quvvat konvertorlari, balki eng aniq navigatsiya va boshqa avtomatlashtirish tizimlari uchun indikator qurilmalari sifatida yaratilgan.
So'nggi o'n yilliklarda butun dunyo bo'ylab patent tashkilotlari "Elektr mashinasi" deb nomlangan patent berishmoqda. Ushbu oqimdan ajoyib ixtirolarni ajratib ko'rsatish qiyin, chunki eng murakkab texnik muammolarni hal qilishga imkon beradigan juda ko'p noyob elektromexanik tizimlar yaratilgan. Elektr avtomobillari hayotimizning barcha jabhalariga mustahkam kirib keldi. Biror kishi ularga tezda ko'nikib qoldi va urbanizatsiya davrida, boshqa ajoyib yutuqlar fonida, u ularga e'tibor berishni to'xtatdi. XX asr o'rtalarida. dastgohlar-asboblar va boshqaruv elementlari, magnit kuchaytirgichlar va yarimo'tkazgich konvertorlari bilan elektr mashinalarining birlashishi sodir bo'ldi. Ixtisoslashgan muhandislik rivojlangan. Elektr mashinalari kuchaytirgichlari , turli xil boshqaruvchi motorlar, step motorlar, impuls generatorlari, MHD generatorlari va boshqa ko'plab noyob elektr mashinalari paydo bo'ldi . Biroq, ularning yaratuvchilari, qoida tariqasida, tarixiy sharhlar o'tkazib, 19-asrda ixtirochilar tomonidan yaratilgan analoglarga (garchi unchalik o'xshash bo'lmasa-da) ishora qildilar.
O'z tarixini XIX-XX asrlarda elektr maydonida elektromexanik energiya konversiyasi amalga oshirilgan mashinalar bilan boshlagan. elektromexanika energiya konvertatsiyasi magnit maydon tomonidan amalga oshiriladigan induktiv elektr mashinalari tufayli ajoyib muvaffaqiyatlarga erishdi. Bu vaqt ichida, sig'im sohasida
mashinalar faqat bir nechta muvaffaqiyatli texnik echimlar edi. 1870 yilda J. Vimshurst ishqalanish mashinasini yaratdi, u maktablarda fizika kurslarida namoyish etiladi. 1936 yilda R. Van de Graaf 6 million V kuchlanishli va 6 kVt quvvatga ega generatorni qurdi , u yuqori doimiy kuchlanishlarni olish uchun sinov inshootlarida qo'llaniladi. Quvvat konvertorlari sifatida sig'imli mashinalar, taniqli fiziklar A.F.Ioffe, N.D.Papalsksi, L.I.Mandelstam va boshqalarning sa'y-harakatlariga qaramay , amaliy qo'llanilishini topmadilar. Ammo bu sig'imli mashinalarning kelajagi yo'q degani emas, ular katta salohiyatga ega va elektromexanikaning rivojlanishiga hissa qo'shishi kerak.
Elektr mashinalarini yaratish bilan parallel ravishda energiyani elektromexanik aylantirish nazariyasi ishlab chiqildi. XVII-XIX asrlarning deyarli barcha taniqli olimlari. elektrotexnika rivojiga hissa qo'shdi. Elektr mashinalari nazariyalari M. V. Lomonosov, A. Amper, G. Om, D. Joul, E. Land , G. Helmgolts va boshqa taniqli fiziklarga tegishli edi.
Elektromagnit nazariyani rivojlantirishda alohida xizmat D.K.Maksvellga tegishli bo'lib, u o'zining "Elektr va magnitlanish haqidagi traktat"ida (1873) elektromagnit maydonning matematik nazariyasini bayon qilgan. Maksvell tenglamalari maydon nazariyasini tavsiflaydi va elektromexanik energiyani aylantirish nazariyasining asosi hisoblanadi.
Elektr mashinalari nazariyasini rivojlantirish uchun professorlar N. A. Umov va D. Poyntingning ishlari katta ahamiyatga ega edi .
Elektr mashinalarini loyihalash bo'yicha birinchi nazariy ishni 1891 yilda nashr etilgan E. Arnoldning o'rash nazariyasi va dizayni bo'yicha ishi deb hisoblash mumkin.
Ferrarisning transformatorlar va bir fazali motorlar nazariyasiga oid ishlari (1893) katta ahamiyatga ega edi. Transformatorlar nazariyasi va dizayni asoslarini yaratgan M. O. Dolivo -Dobrovolskiyning ishlari katta ahamiyatga ega edi , u asinxron mashinalarni loyihalash uchun asos solgan (1893). 1890-yillarda transformatorlar nazariyasi. G. Kappa, X. Ben- Eshenburg va boshqalar samarali faoliyat olib bordilar.
Geiland (1894) asinxron mashinaning dumaloq diagrammasini taklif qildi va G. Osanna (1900) aniqroq diagrammani taklif qildi. Asinxron mashinaning aylana diagrammasi mavjudligining matematik isboti 1907 yilda K. A. Krug tomonidan berilgan.
Elektr mashinalari nazariyasining rivojlanishi uchun 1897 yilda I. Steinmetz tomonidan va 1920-yillarda ramziy usulning kiritilishi katta ahamiyatga ega edi. C. Fortescue - simmetrik komponentlar usuli.
1930-yillarga kelib koʻplab olimlarning , birinchi navbatda E.Arnold, A.Blondel, M.Vidmar, L.Dreyfus, K.A.Krug, V.S.Kulebakin, R.Rixter, K.I.Shenfer va boshqalarning asarlari asosida barqaror holat rejimlarining klassik nazariyasi yaratilgan . elektr mashinalari. Bu vaqtga kelib elektr mashinalarining barcha bo'limlari bo'yicha klassik darsliklar yozilgan bo'lib, ularda elektr mashinalarining barqaror holat sharoitlari nazariyasi bayon etilgan.
Aparov , A. I. Voldek , V. T. Kasyanov, M. P. Kostenko, A. N. Larionov, R. A. Lyuter elektr mashinalari nazariyasini rivojlantirishga katta hissa qo'shdilar , G. N. Petrov, L. M. Piotrovskiy, L. M. Piotrovskiy, P. S. Sergeev, V. A. Tolvinskiy va boshqalar.
Elektr mashinalari nazariyasining rivojlanishidagi muhim bosqich 1930-1940 yillardagi paydo bo'lishidir. G. Kronning elektr mashinalarining umumiy nazariyasiga oid ishlari. Kron umumlashtirilgan mashinaning modeli va tenglamalarini taklif qildi, undan barcha turdagi induktiv mashinalarning tenglamalarini olish mumkin. U tomonidan qilingan umumlashmalar elektr mashinalari nazariyasini ancha oldinga surdi.
sinusoidalligini , stator va rotordagi ko'plab zanjirlarni va boshqa omillarni hisobga olgan holda elektr mashinalarining vaqtinchalik va barqaror holat rejimlarini tavsiflovchi murakkab differentsial tenglamalar tizimini echishga imkon berdi. energiya konversiya jarayonlarini tahlil qilishda ilgari hisobga olinmagan [7J.
Ko'pgina olimlarning ishlari - B. Adkins , G. Vudson , A. A. Gorev , L. N. Gruzova , E. Ya. Kazovskiy , I. Kovach, G. N. Petrov, I. I. Treshchev, D. Uayt va boshqalarda elektr jarayonlarining o'tkinchi jarayonlari nazariyasi. mashinalari ancha oldinda.
, I. M. Postnikov, V. V. Romanov, N. S. Siunov , G. A. Sipailov , G. N. Petrov va boshqa ko'plab olimlar tomonidan yaratilgan ko'p minglab sanoat, ilmiy va o'quv elektromexanika jamoalarida davom etmoqda. [3] .