Історія розвитку електричних машин і трансформаторів

Можливість перетворення електричної енергії в механічну була вперше встановлена М. Фарадеєм , який створив в 1821 році першу модель електричного двигуна , в якій електричний струм, протікаючи по мідному дроту, викликав його рух навколо вертикально поставленого постійного магніту. Однак подальші роботи по створенню електродвигуна протягом більш ніж десятирічного періоду не приносили задовільних результатів. Лише в 1834 році російським академіком Б. С. Якобі була створена конструкція, яка послужила прототипом сучасного електродвигуна.

Можливість створення електричного генератора виникла тільки після відкриття М. Фарадеєм в 1831 році закону електромагнітної індукції . Використовуючи це відкриття, брати Пікс в 1832 році створили конструкцію першого електричного генератора з обертовими постійними магнітами і з комутатором для випрямлення струму.

Перший час розвиток електродвигунів і генераторів йшло незалежно один від одного.

У 1833 році Ленцем був сформульований принцип оборотності електричних машин, а в 1838 році цей принцип був практично здійснений.

Подальшим етапом розвитку генераторів стала заміна постійних магнітів електромагнітами.

Початковий період розвитку електричних машин пов'язаний головним чином з постійним струмом. Пояснюється це тим, що споживачами електричної енергії були установки, що працюють виключно на постійному струмі (дугові лампи, установки гальванопластики і т.п.). Застосування електричного освітлення в великих містах зажадало підвищення потужності електричних генераторів і їх подальшого удосконалення.

У 1867 році В. Сіменс застосував принцип самозбудження для генераторів послідовного збудження. В цьому ж році Д. Максвелл вперше дав математичну теорію електричної машини з самозбудженням, заклавши основи теорії електричних машин.

У 1870 році З. Г. побудував машину з кільцевих якорем, а в 1873 році Ф. Гефнер-Алтенек і В. Сіменс сконструювали машину з «барабанним» якорем.

Розвиток електричних залізниць значно збільшило попит на електродвигуни та генератори, що сприяло їх подальшому вдосконаленню.

У 80-х роках 19 століття виникла необхідність передавати електроенергію на відстань . У 1882 році були проведені досліди з передачі електроенергії на постійному струмі при підвищеній напрузі. Однак висока напруга в генераторах постійного струму погіршило роботу колектора, що часто призводило до аварій. Все це посилювало інтерес електротехніків того часу до змінного струму.

Велика заслуга в розвитку змінного струму належить російському вченому П. Н. Яблочкова, який широко використовував змінний струм для живлення винайдених їм електричних свічок. У 1876 році П. Н. Яблочков застосував для харчування цих свічок трансформатори з незамкнутим сердечником, поклавши тим самим початок практичному використанню трансформаторів .

Трансформатори з замкнутим сердечником, подібні сучасним трансформаторів, з'явилися пізніше, в 1884 році.

Початком практичного застосування змінного струму для цілей електроприводу слід вважати 1889 рік, коли видатний російський інженер М. О. Доліво-Добровольський запропонував для практичного застосування трифазну систему змінного струму і побудував трифазний асинхронний двигун і трифазний трансформатор.

Перша лінія електропередачі трифазного змінного струму протяжністю 175 км при напрузі 15 тисяч вольт із застосуванням трифазних трансформаторів була споруджена Доливо-Добровольським в 1891 році. Результати випробувань цієї лінії підтвердили можливість застосування системи трифазного струму для передачі значних кількостей електроенергії при порівняно високому ККД.

До початку 20 століття були створені всі основні види електричних машин і розроблені основи їх теорії. Починаючи з цього часу швидкими темпами відбувається електрифікація промисловості і транспорту.

У зв'язку з цим зростають потужності електростанцій, створюються турбогенератори - машини, безпосередньо з'єднані з паровою турбіною. Збільшується потужність генераторів і трансформаторів. Якщо в 1900 році потужність генератора не перевищувала 5 тис. Ква, то до 1920 року були побудовані турбогенератори потужністю 60 тис. Ква. Застосування водневого охолодження дало можливість будувати турбогенератори потужністю понад 500 тис. Ква.

Джерело інформації: Кацман М. М. Електричні машини і трансформатори. - М .: 1971, с. 9-11.