История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
большие расстояния. Этот этап характеризуется все более широким
применением электрической энергии во всех областях произвол-, ства и в
быту. Не рассматривая пока социальных изменений, вызванных переходом к
широкой электрификации, проследим пути технического решения проблемы
концентрированного производства, передачи и использования электрической
энергии.
В шестой главе было отмечено, что опыты передачи электроэнергии
переменным однофазным током показали принципиальную возможность решения
этой задачи, но трудность состояла в том, что не было приемлемых ДлЯ
практики двигателей переменного тока. Следовательно, для того чтобы более
полно и глубоко реконструировать промышленность и не ограничивать
потребления электр0' энергии только осветительными и нагревательными
приборами, необходимо было построить двигатель переменного тока. Из
современной электротехники известно, что вРа' 412
шаЮщий момент в двигателе переменного тока можно по-чучить в том случае,
если будет создано вращающееся магнитное поле. Если в такое поле
поместить, например, медный цилиндр, то в последнем будут наводиться токи
и в соответствии с законом Ленца он .начнет вращаться в направлении
вращения поля. На этом принципе построен асинхронный двигатель.
К открытию физического принципа, на котором основана работа асинхронного
двигателя, ученые подошли не сразу.
8-2. ИЗОБРЕТЕНИЕ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Открытие явления Имеются сведения, что еще в XVIII
вращающегося и начале XIX вв. было замечено тоо-
магнитного
поля мозящее влияние медного корпуса ком-
паса на колебания магнитной стрелки и наблюдались взаимодействия между
немагнитными металлами и магнитной стрелкой при их взаимных перемещениях.
Наиболее интересный опыт произвел французский физик Д. Ф. Араго (см. гл.
4), открывший явление, названное им "магнетизмом вращения". В опыте Араго
в том случае, когда вращение медного диска происходило при вращении
находящегося вблизи него постоянного магнита, был уже заложен принцип
асинхронного электродвигателя с вращающимся (.магнитным полем. Однако
здесь вращающееся поле создавалось не неподвижным устройством, каким в
современных машинах является статор, а вращающимся магнитом.
Долгое время явление, открытое Араго, не находило себе практического
применения. Только в 1879 г. была сде-лана попытка усовершенствовать опыт
Араго как раз таким образом, чтобы получить вращение магнитного поля с
помощью неподвижного устройства. В этом году У. Бей-Ли (Англия)
сконструировал прибор, в котором пространственное перемещение
(.магнитного поля осуществлялось пУтем поочередного намагничивания
четырех расположенных по периферии круга электромагнитов. Намагничивание
производилось с помощью импульсов постоянного тока, по-'наемьих в обмотки
электромагнитов специально приспо-р ieH"HbI,M Для этого коммутатором.
Внешний вид прибо-Ьейли представлен на рис. 8-1. Полярность верхних т
нцов стержней изменялась в определенной последова-ДЬности так, что через
каждые восемь переключений ком-ат°ра магнитный поток изменял свое
направление в
413.
пространстве на 360°. На рис. 8-2 показаны полярности
стержней и направления потока для первых четырех Поло, женим
коммутатора. Над полюсами электромагнитов
как и в опытах Араго, был подвешен медный диск. Бейли указывал, что при
бесконечно большом числе электромагнитов можно было бы1 получить
равномерное вращение магнитного поля. Описанное устройство было настолько
технически несовершенным, чти прибор Бейли, не получив никакого
применения и остался физической игрушкой. Тем не менее это было некоторое
связующее звено между опытом Араго и более поздними исследованиями.
К открытию явления вращающегося ' магнитного поля в современном его
понимании пришли независимо друг от
друга итальянский ученый
Г. Феррарис и югославский ученый и изобретатель, работавший большую часть
жизни в Америке, Н. Тесла.
Рис. 8-1. Прибор Бейли. Феррарис указывал, что
способ получения вращающегося магнитного -поля он нашел в 1885" г., но
впервые он сообщил о своем открытии в докладе Туринской академии наук
в марте 1888 г. Двумя месяцами позже, в мае того
же года, с изложением существа своих открытий выступил
Тесла, хотя идеи о бесколлекторном электродвигателе переменного тока у
него появились еще в 1882 г.
Феррарис и Тесла в результате своих исследований показали, что если две
катушки, расположенные под прямым углом друг к другу, -питать двумя
переменными сьнусоя-
О (r) (r) (r) -
(r) -ч (r) О 1* о (c) У(r)
о (c) (c) (c)
1 и ш ш
Рис. 8-2. Пространственное положение магнитного
потока в приборе Бейли для четырех (из восьми) последовательных моментов.
414
г
ьньши токаМй, отличающимися друг бт друга только
о"фазе, и если этот фазный сдвиг составляет ровно 90°, о вектор суммарной
магнитной индукции в точке пересечения осей этих катушек получает
равномерное вращательное движение, не изменяясь, однако, по абсолютной
вели-
I 1 Ч
I 7- V.
Л
а
?
цУ.а-1
