Розвиток техніки змінного струму

Змінний струм від магнітоелектричних машин вміли отримувати ще в 30 - х роках XIX ст., Але на практиці цей вид струму був визнаний і оцінений значно пізніше. До середини 70-х років до генераторам змінного струму зверталися епізодично. Поштовхом до розвитку цього виду електричних машин, як уже зазначалося, послужило винахід Яблочкова електричної свічки.

До середини 80-х років з'явилися придатні для практичних цілей генератори змінного струму завдяки численним удосконаленням, внесеним Яблочкова, Грамом і англійськими вченими і інженерами В. Томсоном (Кельвіном), С. Ферранте, В. Мордеем, Д. Гордоном.

У 1870 - 1880-х роках був створений трансформатор. Спочатку з'явилися індукційні котушки Яблочкова (ще з розімкнутого магнітного системою), що служили, як уже зазначалося, для «дроблення» електричної енергії в освітлювальних установках. Потім роботи І. Ф. Усагін, Л. голяр, Е. Д. Гіббса і інших винахідників все більш наближали апарат до виду, який можна назвати трансформатором в сучасному розумінні.

У 1884 р англійці Джон і Едуард Гопкинсон вперше створили конструкцію з замкнутої магнітної системою, в 1885 р угорський електротехнік М. Дері і незалежно від нього С. Ферранте в Англії і А. Кеннеді в США запропонували паралельне включення трансформаторів в живильну лінію.

Апарат із замкнутим шихтованим магнітним сердечником розробили угорські електротехніки О. Благи, М. Дері і К. Циперновський і американський інженер В. Стенлі. У створенні надійних потужних силових трансформаторів істотне значення набуло запропоноване в кінці 80-х років Д. Свінберна масляне охолоджування.

Уже перші трансформатори і генератори однофазного змінного струму, котрі володіли досить високими експлуатаційними параметрами, дозволили здійснити в 1884 р пробні передачі електроенергії на відстань. Важливою подією в історії освоєння техніки змінних струмів стала перша велика електростанція однофазного струму, побудована в 1885 р в Дентфорде (поблизу Лондона) для освітлення вулиць в західній частині міста: потужність 1000 кВт, відстань передачі 12 км при напрузі 10 кВ. Великі станції однофазного змінного струму в 1887 р були побудовані в Росії: в Одесі і Царському Селі.

Досвід експлуатації вже перших станцій показав великі можливості змінного струму для економічної передачі енергії на відстань, але виявив і основний його недолік: обмеженість використання в сфері освітлення, так як економічних електродвигунів однофазного струму не існувало. Перемога змінного струму почалася з освоєння нового фізичного принципу роботи електродвигунів - обертового магнітного поля.

Явище магнітного поля було відкрито в 1885 р італійським фізиком Г. Ферраріс. Спочатку він прийшов до неправильного висновку, що у електродвигуна, побудованого на цьому принципі, ККД не може бути вище 50%. Це послабило його інтерес до відкритого явищу.

Вивчав обертове магнітне поле югославський вчений і винахідник Н. Тесла встановив, що за допомогою двох або більше змінних струмів, зрушених по фазі, можна отримати обертове магнітне поле і створити на цьому принципі електродвигун. Тесла також прийшов до висновку про доцільність отримання необхідної різниці фаз за допомогою спеціального генератора.

У 1887 -1888 рр. він створив схеми і моделі багатофазних двигунів і генераторів і в їх числі двофазні генератор і асинхронний двигун - цілком працездатну систему. Вона отримала визнання, але не знайшла широкого поширення, так як виявилася менш досконалою в порівнянні зі зв'язаною трифазною системою струму, створеної в Європі. За проектом Тесли була споруджена найбільша на той час Ніагарська гідроелектростанція двухфазного струму і ще деякі установки в Америці і Західній Європі.

До 1887-1889 рр. відносяться спроби німецького інженера Ф. А. Хазельвандера і американця Ч. Бредлі отримати генератори і двигуни, що наближаються до пов'язаної трифазній системі.

У створенні практично доцільного двигуна трифазного змінного струму головну роль належала російському інженеру М. О. Доліво-Добровольському.

У 1889 р він створив конструкцію трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором. Двигун мав безперечні переваги: ​​самостійно приходив в обертання при включенні напруги, не вимагаючи спеціального збудника, як синхронні двигуни, або додаткового двигуна для розгону, як двофазні мотори, його харчування здійснювалося за допомогою трьох проводів, що приєднуються до трьох кінцях обмоток статора замість чотирьох проводів при двухфазной системі. Одним з основних його переваг у порівнянні з машинами постійного струму була відсутність ковзних контактів, а значить, і іскріння щіток на колекторі.

Для потужних двигунів Доливо-Добровольський в 1890 р розробив конструкцію ротора з фазною обмоткою і контактними кільцями. Трифазні асинхронні двигуни, широко застосовуються в промисловості до теперішнього часу, в своїх принципових рисах не змінювалися з моменту їх винаходу. Завершальним моментом було створення М. О. Доліво-Добровольським в тому ж 1889 р трифазного трансформатора. Способи генерування, передачі і розподілу електричної енергії по системі трифазного струму дозволяли здійснити економічне електропостачання.

Шухардін С. "Техніка в її історичному розвитку"