Развитие кабельной и изоляционной техники
Развитие электроэнергетики, изготовление источников электрической энергии, всевозможных устройств для ее использования и передачи на большие расстояния, расширение области их практического применения требовало разработки и создания различных электротехнических материалов.
К 70-м годам XIX в. закладываются основы новых отраслей техники - кабельной и электроизоляционной.
Начальный период развития кабельной техники тесно связан с работами по минной электротехнике и электромагнитному телеграфу. Первый подводный электрический кабель (Шиллинг, 1812 г.) представлял собой тонкую проволоку, покрытую двумя слоями изоляции (шелком и пенькой), причем первый слой (шелк) пропитывался специальным смолистым составом, на который затем навивалась пенька, а потом все снова пропитывалось тем же составом.
Первые подземные телеграфные кабели (Шиллинг, Якоби и др.) изготавливались так же, провода изолировались одним или двумя слоями хлопчатобумажной пряжи с последующей пропиткой ее специальными составами (например, из воска, сала и канифоли). Защитной оболочкой служили стеклянные трубки, соединенные резиновыми муфтами, или стальные гильзы; в отдельных случаях стеклянные трубки закладывались в деревянные желоба (при подземной прокладке).
В начале 40-х годов XIX в. создаются специальные машины для обвивки проводов пряжей, в качестве изоляционных материалов начинают применять резину и гуттаперчу (В. Сименс).
|
|
|
В начале 50 – х годов для воздушных линий электропередач стали применять изоляторы из стекла и фарфора.
Существенную роль в улучшении качества изоляции сыграло создание пресса (Сименс, 1879 г.) для бесшовного покрытия медной жилы резиновой или гуттаперчевой изоляцией. В этом же году изолированный провод стали покрывать свинцовой оболочкой (Ф. Борель (Швейцария).
С 1890 г. начинают внедрять для силовых кабелей пропитанную маслом бумажную изоляцию.
Развитие электрических машин и аппаратов вызвало необходимость в развитии специальных термостойких электроизоляционных материалов. Для повышения термостойкости создаются теплостойкие пропиточные составы и покрытия. Для изоляции пластин коллектора начинают применять слюду.
В конце 90-х годов на основе слюды создаются новые материалы (полиэтилен, полистирол, винипласт, поливинилхлорид и др.). Позднее создаются высокотемпературные полимеры, такие как фторопласты, сшитый и облученный полиэтилены и др., нашедшие широкое применение для изоляции электрических машин и приборов.
В конце 1906 г. были изобретены проходные, опорные, подвесные изоляторы на основе керамики, покрытой глазурью, позже эти изоляторы стали изготавливать из электротехнических стекол и специальных пластмасс.
|
|
|
Раздел 3. Переход энергетической техники на качественно новый уровень
Лекции 3.3-3.4
Развитие генераторов и двигателей однофазного тока
Так как переменный ток долгое время не находил практического применения, то попытки сконструировать соответствующий генератор до конца 70-х годов носили эпизодический характер.
Обычно это были машины постоянного тока, у которых отсутствовал коллектор, а было два кольца.
Рассмотренный выше «генератор Р. М.» был первым многополюсным синхронным генератором, и в последующих машинах пытались улучшить конструкцию коммутирующих устройств, т. е. превратить генераторы переменного тока в генераторы постоянного тока.
Наиболее существенный толчок в области генераторов переменного тока дала электрическая свеча Яблочкова. Уже в 1878 г. Яблочков совместно с заводом Грамма разработал несколько однотипных конструкций генераторов переменного тока для питания 4, 6, 16 и 20 свечей. Яблочков предложил и другие конструкции генераторов переменного тока, не сыгравшие заметной роли: генератор с возвратно-поступательным движением якоря (1876 г.) и индукторные генераторы (1877 и 1881гг.).
|
|
|
Серьезные трудности на пути совершенствования генераторов переменного тока возникли из-за нагрева сердечников, которые до 80-х годов не шихтовались.
Таким образом, налицо две главные тенденции, определяющие развитие генераторов переменного тока: для увеличения мощности увеличивать число катушек якоря (так же, как и в машинах постоянного тока в 40 – 50 гг.), а для снижения потерь в сердечнике (и, следовательно, его нагрева) уменьшать объем стали якоря (некоторые генераторы изготовлялись с катушками, не имевшими стальных сердечников).
Указанные тенденции можно проиллюстрировать примерами наиболее типичных машин, построенных в 80-х годах. Так, генератор Сименса (1878 г.) (рис. 5.7) имел большое число катушек на статоре, питаемых от отдельного возбудителя и катушки без стальных сердечников на роторе. Катушки ротора последовательно проходили между парами катушек статора, полярность которых чередовалась. Соединение катушек ротора друг с другом было выполнено таким образом, чтобы ЭДС их складывались. Устранение стальных сердечников, естественно, увеличивало магнитное сопротивление в машине, что снижало ее эффективность.
|
|
|
Последний период развития генераторов переменного тока начинается в 90-х г. XIX в. после того как началось производство 3-х фазных машин с шихтованными сердечниками и барабанными якорями.
Как известно, электрическая машина обратима. С этой точки зрения принципиальных трудностей для построения двигателей переменного тока не было. Уже в 1841 г. Ч. Уитстон построил синхронный двигатель, основанный на взаимодействии постоянных магнитов и электромагнитов переменного тока.
Из-за отсутствия начального вращающего момента пуск всех однофазных синхронных двигателей был затруднен - они нуждались в дополнительных разгонных двигателях и не могли получить широкого распространения.
В сетях однофазного тока применялись коллекторные двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. При их питании переменным током направление основного магнитного потока изменялось одновременно с изменением направления тока в якоре и, следовательно, вращающий момент имел постоянное направление. М. Дери и О. Блати впервые предложили применять такие коллекторные однофазные двигатели в 1885 г. Однако широкого распространения они не нашли из – за чрезмерного нагрева сердечников электромагнитов вихревыми токами и тяжелых условий коммутации, вызывавших сильное искрение на коллекторе. Эти недостатки частично устранялись применением дополнительных полюсов, но они оказались неэффективными в пусковых условиях. Поэтому коллекторные однофазные двигатели применялись очень мало. В настоящее время они используются в основном для бытового электропривода.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 347; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!