Принцип работы синхронного двигателя.
Большинство синхронных двигателей изготовляется на скорости вращения
1500, 1000, 750, 600 об/мин и менее.
Статор синхронного двигателя устроен так же
как и статор двигателя
асинхронного. Трёхфазная обмотка статора присоединяется к трёхфазной 
сети. Ротор синхронного двигателя представляет собой электромагнит, т.е.
имеет обмотку, через которую пропускается постоянный ток. | |
Обмотка ро- | На рисунке схематически показано |
| вращающееся магнитное поле статора в | |
тора называется обмоткой возбуждения, а ток, протекающей в | ||
обмотке на- | виде полюсов магнита N’ и S’, а также поле | |
обмотки возбуждения (полюса N и S). Обе | ||
| ||
зывается током возбуждения. | ||
| магнитные системы могут вращаться вок- | |
| руг оси. | |
| При подключении статора к сети магнитное | |
| поле статора начинает вращаться со | |
| скорость n = 3000 об/мин вокруг | |
Принцип работы синхронного двигателя.
При скорости n0 = 3600 об/мин в течение секунды мимо каждого полю-
са ротора будет проходить по 50 раз полюс N’ и полюс S’ вращающегося 
поля статора. Таким образом, на ротор будут действовать силы,
направле-
нные то в одну, то в другую сторону. В результате ротор,
обладающий оп-
ределённым моментом инерции, не сдвинется с места. | |
| обеих магнитных систем |
Если каким-либообразом разогнать ротор до скорости n0, то | |
силы взаи- | совпадают (рис. а). На полюса |
ротора действуют радиальные | |
модествия полюсов ротора с магнитным полем статора | |
обеспечат враще- | силы F1 и F2, которые несо-здают |
вращающего момента. Если к ва- | |
ние ротора со скоростью поля n0. В режимеидеального | |
холостого хода оси | лу двигателя приложить |
механическую нагрузку, то ось | |
ротора сместится назад на угол,
зависящий от величины момен-та
ные составляющие которых создаютсопротивлениявращающий. На полюсамомент ротораМ.
Векторная диаграмма синхронного двигателя.
На рисунке показана схема замещения синхронного дви-гателя.Этой схеме
соответствует уравнение:
U E0 j I xcèí
На следующем рисунке показана векторная диаграмма синхронного двигателя. Вектор E0
отстаёт по фазе от ве-ктораU. Физически это соответствует тому, что осьмаг-нитногопотока ротора отстаёт по фазе на угол Θ(отно-сительноположения, которое она занимала в режиме холостого хода). Угол Θ тем больше, чем
значительней на-грузкана валу двигателя.
Активная мощность,P 3UI cosпотребляемая3E0U sin двигателем:xñèí
Вращающий момент, развиваемый двигателем:
M = Mmaxsin Θ
Зависимость вращающего момента двигателя от угла Θ при E0=
const (т.е. при неизменном токе возбуждения) называется
угловой характеристикой.
Угловая характеристика синхронного двигателя.
Устойчивая работа синхронного двигателя возможна, когда при увеличении момента сопротивления Мс исо-ответствующем
возрастании угла Θ электромагнитный
вращающий момент также увеличивается, т.е. когда dM 0 
d
Таким образом, при изменении Θ от 0 до 900 работа двигателя будет устойчивой. При Θ ≥
900 работадви-гателяневозможна, так как при нической нагрузкиэтомна валуувеличениедвигателямехасопровождаетсяуменьшениемвра-щающегомомента.
При работе двигателя в номинальном режиме угол Θ обычно не превы-шает25-300.При этих значениях угла отношение максимального момента к номинальному, определяющее кратковременную перегрузочнуюспособ-ностьсинхронного
двигателя, равно: | 1 |
| |
M max | 2,5 2 | ||
sin | |||
Mí |
|
Влияние тока возбуждения на работу двигателя.
При заданной механической нагрузке двигателя
потребляемая им акти-
вная мощность практически остаётся постоянной независимо от
величины
тока возбуждения. Для каждой нагрузки синхронного двигателя можно по- 
лучить расчётным или опытным путём зависимость величины | ||
потребляе- | Левые ветви характеристик | |
соответствуют индуктивным cos φ, а | ||
| ||
мого тока от тока возбуждения. Эти зависимости принято | ||
называть U-об- | правые ветви – емкос-тнымcos φ. Из | |
характеристик видно, что ток, | ||
разными характеристиками. | ||
| потребляемый синхронным двигателем | |
| из сети, зависит от механической | |
| нагрузки на валу двигателя и от | |
| величины тока возбуж-дения. | |
| Для повышения общего cos φ | |
| промышлен-ныхэлектроустановок | |
| применяют синхрон-ныедвигатели, | |
нием. Обычно синхронные двигатели рассчитывают на cos φ = 0,8- | ||
0,9 (емк.). | работающие с перевозбужде- | |
Экономичный режим эксплуатации синхронного двигателя.
Потери мощности в синхронном двигателе складываются из:
- постоянных потерь, не зависящих от нагрузки и режима работы;
- переменных потерь, зависящих от механической нагрузки и от величины тока возбуждения.
Кпостоянным относят механические потери и магнитные потери в статоре. Переменные потери включают потери мощности в обмотке ротора, определяемые током возбуждения, и потери в обмотке статора, зависящие
от нагрузки и от тока возбуждения. 
Увеличение тока возбуждения и перевод двигателя с режима при
cos φ = 1 на режим с емкостным cos φ вызывает увеличение потерь в двигателе. В результате этого к.п.д. двигателя уменьшается. Однако, работа с опережающим cos φ является экономически целесообразной. Это связано с тем, что наиболее распространённые асинхронные двигатели работают с индуктивным cos φ. В этих условиях общий cos φ нагрузки предприятя повышается, а потребляемый из сети ток уменьшается благодаря работе синхронных двигателей с емкостным cos φ.
Пуск синхронного двигателя.
Проблема пуска синхронного двигателя долгое время ограничивала их использование, так как в момент включения на ротор действуют противо-положнонаправленные силы и роторне в состоянии стронутьсяЭта проблемас местабыла. решена применением
схемы аси-нхронногопуска. Для этого ротор двигателя кроме обмотки возбуждения имеет короткозамкнутуюоб-моткутипа «беличьей клетки».
При этом в момент включения ротор ведёт себя как ротор обычного асинхронного двигателя, т.е. на-чинаетраскручиваться за счёт сил Ампера,действу-ющихна короткозамкнутые проводники ротора с ин-
дуцированным в них током. После того как
ханизм синхронного двигателя и скорость вращения ротора
ротор до-стигскорости близкой к n начинает
остаётся неиз-меннойи равной n0.0 действовать ме-
Для реализации этого метода используют специальные пусковые схемы включения синхронных двигателей.
Пуск синхронного двигателя.
На рисунке показана схема пуска синхронного двигателя. Перед пус-комобмотка возбужденияотключа-етсяот возбудителя и при помощи
переключающего устройства П за-мыкаетсяна сопротивлениереоста-таrp (переключатель в
положении 1). После этого обмотка статора присоединяется к сети трёхфазного тока. Возникшее вращающееся магнитное поле будет индуцировать токи в
обмотке ротора. Взаимодействие этих токов с
вра-щающимсяполем место в асинхронном двигателе. Когда ротор достигнет
вызывает появле-ниемомента,
скорости, близкой к синхронной, в обмотку возбуждения подают который и производит разгон
постоянный ток (переключа-тельП переводят в положение 2).
ротора так, как это имеет
Свойства синхронных двигателей и области их применения.
Преимущества синхронных двигателей:
1) стабильность скорости вращения при различных нагрузках;
2) меньшая зависимость вращающего момента от напряжения сети;
3) возможность работы с опережающим cos φ (используется для повы-
шения общего коэффициента мощности промышленной установки). Недостатки синхронных двигателей:
1)необходимость двух родов тока – постоянного и переменного;
2)относительная сложность пуска;
3)невозможность регулирования скорости при постоянной частоте питающей сети;
4)выпадение из синхронизма при значительных механических перегрузках.
Синхронные электродвигатели чаще применяют в непрерывно действу-
ющих агрегатах относительно большой мощности (центробежные и порш- 
невые насосы, вентиляторы, компрессоры и т.д.).
Генератор постоянного тока.
Генераторы постоянного тока применяют для зарядки
аккумуляторных
батарей, для питания электролизных установок, в
электромашинных агре-
гатах, используемых для регулировки скорости рабочих машин. Основные части генератора постоянного тока: 
1) неподвижная магнитная система, создающая магнитное поле
2) | машины; | Станина |
приводимый во вращение якорь, в обмотке которого | ||
| индуцируется э.д.с. | магнитной |
| системы | |
3) |
| изготовле-наиз |
коллектор, посредством которого получают постоянное | ||
| напряжение. | литой стали. К |
|
| внутренней |
поверх-ностистанины
прикрепленысердечни-ки
электромагнитов.
На сердечники
studfiles.net
Схемы соединения обмоток двигателя.
Катушки многополюсной системы, относящиеся к одной и той же фазе,
обычно соединяются последовательно. Поэтому независимо от
числа по-
люсов обмотка статора асинхронного двигателя имеет шесть 
выводов.
Три фазы обмотки статора включаются в сеть звездой или
треугольни- | Номинальное напряжение сети, В | |||
Номинальное напряжение | ||||
ком. На щитке двигателя обычно указывается два напряжения, | ||||
двигателей | 127 В |
| 220 В | 380 В |
например |
| |||
| Схема соединения обмоток | |||
127/220 В или 220/380. В таблице пр дставлены схемы |
| |||
включения двига- |
| статора |
| |
телей в зависимости127/220 В от напряженияТреугольнипитающейЗвездасети. | - | |||
220/380 В | к | Треугольни | Звезда | |
При соединении звездой концы статорных | обмоток |
| ||
| - |
|
| |
присоединяют обыч-но с клеммой, соединённой с корпусом двигателя.
Обмотки фазного ротора выполняются аналогично обмоткам
Режим холостого хода.
Если обмотка ротора разомкнута, то при включении обмотки статора в сеть ротор остаётся неподвижным, так как в разомкнутой обмотке ток не протекает. Частота индуцированной э.д.с. в неподвижной обмотке:
f0p n0 p 60 f1f1
где p – число пар полюсов,60 f1 –60частотаp питающей сети.
Т.е. в неподвижной обмотке индуцируется э.д.с. той же частоты, что и в питающей сети. 
Действующее значение э.д.с. в обмотке ротора:
При замкнутойEобмотке2 ротораw токf в нейÔ будет равен нулю при n = n0.
1 m
При холостом ходе в обмотке статора протекает ток I0, величина которого достигает (20 – 40)% от номинального тока статора. Повышенное значение тока холостого хода обусловлено наличием воздушного зазора между статором и ротором, что увеличивает сопротивление магнитной цепи.
Электродвижущая сила вращающегося ротора.
Частота, индуцированная в обмотке ротора, вращающегося со
скоростью |
| p n0 | n0 | n f1 s | |
n равна: f2 |
| ||||
| |||||
| 60 | n0 |
| ||
Частота0,08, f2< f1, поскольку s < 1. При значениях скольжения s = 0,02 -
с какими обычно работают асинхронные двигатели, частота тока в обмот-
ке ротора составляет всего 1 – 4 Гц, в то время как частота питающей
се- | E2s | 2 w f Ôm E2 s |
ти f1 = 50 Гц. |
Величина э.д.с., индуцированная в обмотке вращающегося ротора:
Э.д.с. вращающегося ротора E2s значительно меньше э.д.с E2, | |||||||
индуцируе- |
| E2s |
| E2s |
|
| |
I |
| 0,02 – 0,08 э.д.с. Е2s | составляет | ||||
| |||||||
мой в неподвижном роторе. Так, при s = | |||||||
| 2 | z2 | r2 | (x s)2 |
| ||
|
|
| |||||
всего (2 – 8)% от э.д.с. Е2. Ток в цепи вращающегося ротора зависит от | |||||||
|
|
| 2 |
| 2 |
| |
Здесьвеличиныr–скольжения:активноесопротивление, x – индуктивное
2 2
сопротивление обмотки ротора.
Зависимость тока в обмотке ротора от величины скольжения
показана на рисунке.
Наибольший ток в роторной цепи возникает при скольжении s = 1, т.е. в момент пуска двигателя когда ротор неподвижен. С увеличением скорости вращения ротора и, следовательно, с уменьшени-емскольжения s ток в роторе убывает. Прииде-альномхолостом ходе (s = 0) ток в цепи ротора падает до нуля. В реальном режиме холостого хода скорость вращения
шипниках и сопротивленияроторавоздухане достигает. зна-ченияn0 из-за
наличия трения вала ротора в подПри холостом ходе ротора магнитное поле двигателя
создаётся только намагничивающей силой обмотки статора: | ||||||
|
|
| F 3 I |
| w | |
|
|
| 0 | 2 | 0m | 1 |
В нагрузочном режиме: | F2 | 3 | 3 |
|
|
|
F F1 | 2 I1m w1 | 2 I2m w2 |
| |||
Здесь I0m – амплитуда тока в обмотке статора в режиме
холостого хода.
Энергетические характеристики асинхронного
двигателя.
Баланс активных мощностей асинхронногоP P двигателяP PможноP
ý 1ý m 2ý ìåõ
представить следующим уравнением:
Здесьсети;Рэ = 3U1I1cos φ1- мощность, потребляемая двигателем из
ΔР1э= 3I12r1- электрические потери в обмотке статора; ΔРм- магнитные потери в стали статора; ΔР2э= 3I22r2- электрические потери в обмотке ротора; Рмех- полная механическая мощность, развиваемая двигателем.
Наглядно баланс активных мощностейНеобходимоасинхронн гопомнить,двига елячтоиллюстна -
рируется энергетической диаграммой. щитке двигателя и в паспорте указывает-сяне потребляемая
из сети элект-рическаямощность, а полезная механическая мощность на валу двигателя при
номинальномрежи-меработы.
studfiles.net
Весной 1889 г. был построен первый трехфазный асинхронный электродвигатель мощностью около 100 Вт. Этот двигатель питался током от трехфазного одноякорного преобразователя и при испытаниях показал вполне удовлетворительные результаты.
В первых асинхронных двигателях М.О. Доливо-Добровольского использован ряд прогрессивных конструктивных решений: стержни «беличьего колеса» выполнены неизолированными, сердечник ротора массивным и шихтованным, стержни по торцам соединены короткозамыкающими кольцами, для статора впервые применены полузакрытые пазы
Важным достижением М.О. Доливо-Добровольскогоявилось также то, что он отказался от выполнения двигателя с выступающими полюсами и сделал обмотку статора распределенной по всей его окружности, благодаря чему значительно уменьшилось магнитное рассеяние по сравнению с двигателямиН. Теслы. Так трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором получил современные конструктивные формы. Вскоре М.О.Доливо-Добровольскимбыло внесено еще одно усовершенствование: кольцевая обмотка статора была заменена барабанной. После этого асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором приобрел современный вид.
Первый трехфазный асинхронный двигатель М.О. ДоливоДобровольского (в разобранном виде)
Трехфазный асинхронный электродвигатель типа «DR8O» мощностью 6 л.с. (4 кВт) выпуска 90-хгг. XIX в. из собрания Политехнического музея является одним из первых серийных трехфазных двигателей фирмы AEG. Об этом свидетельствует наличие кольцевой обмотки на статоре. Впоследствии от таких обмоток отказались, перейдя на более совершенные - барабанные.
Основные элементы двигателя - трехфазная обмотка статора, шихтованный ротор с короткозамкнутой обмоткой типа «беличья клетка» - предложены и разработаны М.О. Доливо-Добровольским.
Электродвигатель находится в рабочем состоянии. История его появления в Политехническом музее полностью не выяснена, однако, существует версия, что М.О.Доливо-Добровольскийлично передал его в дар музею.
М.О. Доливо-Добровольский пришел к верному выводу о том, что при увеличении числа фаз улучшается распределение намагничивающей силы по окружности статора асинхронного электродвигателя. Уже переход от двухфазной системы к трехфазной дает значительный выигрыш в этом отношении Дальнейшее увеличение числа фаз нецелесообразно, так как оно привело бы к значительному увеличению расхода меди на провода.
М.О. Доливо-ДобровольскийиН. Тесла предложили различные способы получения многофазных систем.
Н. Тесла построил синхронный генератор, в котором имелись три независимые катушки, расположенные под углом 60° одна к другой. Такой генератор давал трехфазную систему токов, но требовал для передачи энергии шесть проводов, так как в этом случае получалась несвязанная трехфазная цепь с токами, сдвинутыми по фазе на 60°.
К тому времени был известен способ, при помощи которого обычную машину постоянного тока можно было превратить в генератор переменного тока. Н.Н. Яблочков и 3. Грамм еще в конце 70-хгодов XIX в. секционировали кольцевой якорь генератора и получали от каждой секции переменный ток. В середине80-хгодов были построены первые вращающиеся одноякорные преобразователи. Эти преобразователи получались из обычной машины постоянного тока: от двух диаметрально противоположных точек обмотки якоря двухполюсной машины делались отпайки, которые выводились на контактные кольца. В этом случае к коллектору машины подводился постоянный ток, а с колец снимался переменный. Если в том же якоре машины постоянного тока сделать отпайки от четырех равноотстоящих точек, то на четырех кольцах легко получить двухфазную систему тока.
М.О. Доливо-Добровольскийв результате исследования различных схем обмоток сделал ответвления от трех равноотстоящих точек якоря машин постоянного тока. Таким образом были получены токи с разностью фаз 120°. Сохранив в этой машине коллектор, можно было использовать ее в качестве одноякорного преобразователя.
Вслед за первым одноякорным преобразователем был создан второй, более мощный, а затем началось изготовление трехфазных синхронных генераторов. Уже в первых генераторах применялись два основных способа соединения обмоток: в звезду и треугольник. В дальнейшем М.О, Доливо-Добровольскомуудалось улучшить использование статора с помощью широко применяемого в настоящее время метода, заключающегося в том, что обмотку делают разрезной и противолежащие катушки соединяют встречно.
а)
б)
Схемы двухфазного(а) и трехфазного (б) одноякорных преобразователей
М.О. Доливо-Добровольский пришел к верному выводу о том, что при увеличении числа фаз улучшается распределение намагничивающей силы по окружности статора асинхронного электродвигателя. Уже переход от двухфазной системы к трехфазной дает значительный выигрыш в этом отношении Дальнейшее увеличение числа фаз нецелесообразно, так как оно привело бы к значительному увеличению расхода меди на провода.
М.О. Доливо-Добровольскийнашел способ получения связанной трехфазной системы, при которой для передачи и распределения электроэнергии требуется только три провода. В двухфазной системе Н. Теслы также имелась возможность обойтись тремя проводами, однако достоинства симметричной связанной трехфазной цепи подкреплялись другими преимуществами как двигателей, так и вообще трехфазной системы. Последняя является симметричной, уравновешенной и экономичной. На три провода в трехфазной системе для передачи одинаковой мощности требуется затратить металла на 25 % меньше, чем на два провода в однофазной. Экономия металла была одним из главных аргументов в пользу трехфазной системы.
Дальнейшее увеличение числа фаз привело бы к некоторому улучшению использования электрических машин, но вызвало бы соответствующее увеличение числа линейных проводов. Таким образом, трехфазная система электрических токов является оптимальной многофазной системой.
Системе трех «сопряженных» токов М.О. Доливо-Добровольскийдал специальное наименование «Drehstrom», что в переводе на русский язык означает «вращающийся ток». Указанный термин, хорошо характеризующий способность образовывать вращающееся магнитное поле, до настоящего времени сохранился в немецкой литературе.
Трехфазная система не получила бы в первые же годы своего существования быстрого распространения, если бы она не решила проблемы передачи энергии на большие расстояния. Но электропередача выгодна при высоком напряжении. которое в случае переменного тока получается при помощи трансформатора. Трехфазная система не представляла принципиальных затруднений для трансформирования энергии, но требовала трех однофазных трансформаторов вместо одного при однофазной системе. Такое увеличение числа довольно дорогих аппаратов не могло не вызвать стремления найти более удовлетворительное решение.
В 1889 г М.О. Доливо-Добровольскийизобрел трехфазный трансформатор. Вначале это был трансформатор с радиальным расположением сердечников. Затем было предложено несколько конструкций так называемых «призматических» трансформаторов, в которых удалось получить более компактную форму магнитопровода. Наконец, в октябре 1891 г была сделана патентная заявка на трехфазный трансформатор с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости. В принципе эта конструкция сохранилась до настоящего времени.
Трансформаторы М.О. Доливо-Добровольского:
|
|
|
| с параллельным |
с радиальным |
| «призматические» |
| расположением |
расположением |
|
| стержней в одной | |
|
|
| ||
сердечников |
|
|
| плоскости |
|
|
|
|
|
Первый вариант трехфазного трансформатора М.О.Доливо-добровольскогос радиальным размещением сердечников. Мощность - 100 кВА. Обмотки высшего и низшего напряжений размещались на сердечниках, а магнитные потоки замыкались по внешнему ярму.
Вразвитии трехфазной техники возникло затруднение в связи
сограниченной мощностью первых источников энергии, как отдельных генераторов, так и электростанций в целом. Дело в том, что пусковой ток асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором может в несколько раз превышать номинальный, и поэтому включение двигателя мощностью свыше 2 кВт отражалось на работе других потребителей.
М.О. Доливо-Добровольскийв 1890 г изготовил двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью примерно 3,7 кВт и при первом же испытании обнаружил значительное ухудшение пусковых свойств. Причина этого заключалась в том, что короткозамкнутый ротор был «слишком замкнут накоротко». При увеличении сопротивления обмотки ротора пусковые условия заметно улучшались, но рабочие характеристики двигателя ухудшались.
Анализ возникших затруднений привел к созданию так называемого фазного ротора, т.е. такого, обмотка которого делается, подобно обмотке статора, трехфазной и ее концы соединяются с тремя кольцами, насаженными на вал. С помощью щеток эти кольца соединяются с пусковым реостатом. Таким образом, в момент пуска цепь ротора имеет большое сопротивление, которое уменьшается по мере нарастания частоты вращения. На рисунке, взятом из доклада М.О. Доливо-Добровольскогона первом Всероссийском электротехническом съезде (1899), показана принципиальная конструкция двигателя.
Фазный ротор требовал устройства на валу контактных колец, а это рассматривалось многими электротехниками как недостаток по сравнению с короткозамкнутым ротором, не имевшим никаких трущихся контактов. Однако с этим недостатком пришлось мириться, и, несмотря на то что впоследствии были разработаны различные меры по улучшению условий пуска крупных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, двигатели с контактными кольцами применяются в промышленности до настоящего времени.
Трехфазный асинхронный двигатель М.О. Доливо-Добровольскогос фазным ротором и пусковым реостатом
В70—80-хгодах XIX столетия начато использование электрического привода для различных
исполнительных механизмов. Однако до начала 90-хгодов применение электропривода носило эпизодический характер. Лишь в некоторых случаях, когда предприятия располагалиблок-станциямидля электрического освещения, электродвигатели применялись для привода вентиляторов, насосов, подъемников и других механизмов. Следует отметить, что на Всероссийской политехнической выставке в 1872 г. В.Н. Чиколев впервые демонстрировал швейную машину с электрическим приводом — это был первый в мире «электрифицированный станок».
Положение изменилось коренным образом в связи с изобретением асинхронного двигателя. В достаточно короткий срок этот тип двигателя занял доминирующее положение в системе электропривода промышленных предприятий. Чрезвычайная простота асинхронного двигателя, особенно с короткозамкнутым ротором, его надежность и невысокая стоимость позволяют установить в любом цехе сотни и тысячи двигателей при немногочисленном обслуживающем персонале.
Существенным недостатком асинхронного двигателя является трудность регулирования частоты вращения. Поэтому до настоящего времени еще очень велик удельный вес регулируемых машин постоянного тока в системе промышленного электропривода.
Развитие электропривода происходило двумя неравнозначными путями. Первый — замена паровых двигателей, работавших на трансмиссию, электродвигателями. Это был путь создания крупногруппового электропривода, который не исключал тяжелых производственно-гигиеническихусловий, определявшихся наличием трансмиссий. Второй путь—применениеодиночного привода. Вначале одиночный привод применялся для крупных ответственных исполнительных механизмов, предъявлявших специфические требования к приводному двигателю (привод кранов, центрифуг, прокатных станов и т.п.). Но уже в конце века практика наглядно убеждала в преимуществах одиночного привода.
В70-80-хгодах XIX в. проводилось много работ по применению электричества на транспорте. Так
называемые конно-железныедороги уже не удовлетворяли возросших потребностей городского населения, а применение парового городского транспорта оказалось неприемлемымиз-задыма и копоти. Реальная возможность для проведения опытов по электрификации транспорта появилась после изобретения генератора Грамма.
Развитие электротранспорта шло двумя путями: при питании электродвигателя от гальванической или аккумуляторной батареи, размещенной на транспортном средстве и от генераторов Грамма. В этом случае проблема электрической тяги могла найти решение лишь при условии разработки приемов экономичной передачи электроэнергии от места ее генерирования к движущемуся экипажу, вагону и т.п.
В 1879 г В. Сименсом была построена первая небольшая электрическая железная дорога на промышленной выставке. Электрическая энергия по отдельному контактному рельсу передавалась к двигателю «локомотива», обратным проводом служили рельсы. К последнему были прицеплены три тележки, на которых могли разместиться 18 пассажиров.
«Локомотив» электрической железной дороги Сименса
Электрическая железная дорога Сименса (1879 г.)
ВРоссии первые опыты неавтономной электрической тяги были проведены Ф.А. Пироцким. Еще в
1875—1876гг он использовал для передачи электроэнергии обычный железнодорожный рельсовый путь. Чтобы улучшить проводимость рельсового пути, он применил стыковые электрические соединения, а для усиления изоляции двух ниток рельсов одной колеи (они были изолированы слоем окалины и шпалами) — смазку подошвы рельсов асфальтом.
В августе 1880 г Ф.А. Пироцкий осуществил пуск электрического трамвая на опытной линии в районе Рождественского парка конной железной дороги в Петербурге. Питалась эта линия от небольшой электростанции, построенной в парке, с генератором мощностью 4, а позднее 6 л.с. Под трамвайный электровагон был приспособлен двухъярусный вагон конной железной дороги (масса с пассажирами 6,5—7,0т), к раме которого был подвешен электродвигатель, приводивший в движение ведущую ось через двухступенчатую зубчатую передачу. Схема, предложенная Ф.А. Пироцким, некоторое время применялась для питания трамвайной сети и за рубежом. Она была достаточно проста и давала возможность обойтись без третьего рельса, затруднявшего уличное движение и усложнявшего все сооружение. Недостатком такой схемы было наличие больших потерь электроэнергии от токов утечкииз-заплохой изоляции рельсов.
После изобретения способа питания от верхнего контактного провода, сделанного в 1883 г независимо Ван-Депулем(США) и В. Сименсом (Германия), схему питания по двум рельсам перестали использовать.
На электрическом транспорте почти исключительное применение получил постоянный ток, обеспечивающий надежную работу тяговых электродвигателей и удобное регулирование скорости. Поэтому по мере развития техники переменного тока пришлось сооружать преобразовательные подстанции. Для преобразования переменного тока в постоянный использовалась двигатель-генераторнаяустановка (двигатель переменного тока – генератор постоянного тока). В1885—1889гг. создаются первые одноякорные преобразователи переменного тока в постоянный, которые в каждом случае представляли собой комбинацию синхронного электродвигателя и генератора постоянного тока с общим якорем.
studfiles.net
