История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 8-3. Вращение результирующего вектора индукции В в двухфазной
системе.
чине (рис. 8-3). Так, было установлено, что с помощью двух или более
переменных токов можно получить непрерывно вращающееся магнитное поле.
Минимально необходимое для этого число токов равно двум. Поэтому'вполне
естественно, что исследование многофазных систем началось с двухфазной
системы.
Двухфазный На рис. 8-4 представлена схема
асинхронный двухфазного двигателя Феррариса, где
двигатель . видны две пары взаимно-перпендикулярных катушек 1-1' и 2-2' и
полый медный цилиндр 3, сидящий на валу 4. То, что каждая фаза разбита на
две последовательно соединенные катушки (1-Г или 2-2'), не имеет
принципиального значения: достаточно подвести к катушкам 2-2' ток,
отличающийся по фазе от тока в катушках 1-у на 90°, как во внутренней
полости катушек возникнет вращающееся магнитное поле и медный цилиндр
(ротор) начнет вращаться. Измерения показали, что двигаг Тель развивал
мощность около 3 вт. Но как получить два т°ка, отличающиеся по фазе на
90° или по крайней мере на Угол, близкий к 90°? Феррарис решает эту
задачу двумя путями. В одном случае катушки 1-1' включались в первич-цепь
трансформатора с разомкнутой магнитной систе-м°й, а катушки 2-2' - во
вторичную1; в другом - в цепь
Для того-чтобы этот сдвиг был по возможности близок к 90°, об-Uie?3!
катушек 2-2' имела большее сопротивление, чем обмотка кату-л0с, !'•
Благодаря этому во вторичную цепь трансформатора вводи-фа большое
активное сопротивление, что приводило к уменьшению н°го сдвига в этой
цепи.
415
первой катушки включалось добавочное активное сопротим ление, а в цепь
второй -добавочное индуктивное сопротиЛ ление. И
Такжм образом, одна возможность получить двухфазную систему токов
состояла в "расщеплении" обычного однофаз. ног о переменного тока; при
этом создавалась так называемая искусственная или вспомогательная фаза.
Этот метод требовал дополнительных довольно сложных устройств для
"расщепления" фаз, и, кроме того, фазный
сдвиг практически никогда не составлял 90°, что приводило к искажению
вращающегося поля.
Но не эти недостатки (на которые собственно сначала и не обратили
внимания) помешали Ферра-рису и некоторым его современни-2 кам
разработать конструкцию промышленного двухфазного электродвигателя. В
своем теоретическом исследовании Феррарис предположил, что электрический
двигатель, так же как это принято для электрических устройств в технике
слабых токов, должен работать не при максимальном к. п. д., а при
максимальной полезной мощности. Простые математические преобразования
показывали, что такому условию удовлетворяет двигатель, ротор которого
имеет скольжение, равное 50%, т. е-. вращается со скоростью, вдвое
меньшей, чем скорость вращающегося магнитного поля. Такой ротор должен
был иметь обмотку с большим сопротивлением. Дальнейший математический
анализ привел Феррариса к неправильному выводу, чт0 двигатель,
построенный на базе использования свойств вращающего магнитного поля,
принципиально не может иметЬ к. и. д. выше 50%. Естественно, столь низкий
к. п. д. не мог удовлетворить электротехников-практиков, и интерес к Ра'
богам Феррариса заметно ослабел. Так, ошибочное начальное условие в
теоретическом анализе на некоторое время задержало развитие прогрессивной
по своему существу теХ' нической идеи.
Для полноты представлений о развитии двухфазной сй стемы можно добавить,
что в 1889-1890 гг. были постр°е' 416
Рис. 8-4. Схематический разрез двухфазного асинхронного двигателя
Феррариса.
I - I'.-катушки из проволо-ки большего сечения; 2 - 2'- катушки из
проволоки меньшего сечения; 8-полый медный цилиндр; 4-вал.
первые конденсаторные двигатели, в Которых сдвиг по
Тзс осуществлялся с помощью конденсаторов. , .
^ цо иному пути пошли некоторые другие изобретатели, среди них наибольших
успехов добился Никола Тесла. Тесла, не прибегая к попыткам получить
необходимую разность 'фаз в самом двигателе, пришел к выводу о
целесообразности построения такого генератора, который сразу давал бы,
так сказать, в готовом виде два тока с разностью фаз 90°. '
Тесла построил двухфазный генератор и питал от него двухфазный
асинхронный двигатель. Схематически система
Тесла в ее наиболее характерной форме представлена на Рис. 8-5; слева
изображен синхронный генератор, справа - асинхронный двигатель. В
генераторе между полюсами вРащались две взаимно-пер.пендикулярные
катушки, в которых генерировались два тока, сдвинутые по фазе на 90°.
ЩЩцы каждой катушки были выведены на кольца, раопо-' л°женные на валу
генератора (на чертеже для ясности эти к°льца имеют различные диаметры).
Ротор двигателя тоже имел обмотку в виде двух расположенных ,под прямьш
углом друг к другу замкнутых на себя катушек.
Основным недостатком двигателей Тесла было наличие 1стУпающих полюсов с
сосредоточенной обмоткой. Эгн гатели имели очень большое магнитное
сопротивление Рзйне неблагоприятное распределение намагничивающей ии Ь!'
