Техника - молодёжи 1989-12, страница 39

Рис 4 Схема с трансформаторами Уса гина.

можно было повышать или понижать напряжение на выходе Трудно переоценить значимость этого изобретения. Трансформаторы позволяли увеличивать напряжение линий электропередачи, уменьшая при этом ток и, следовательно, потери. Так открылся путь к передаче энергии на большие расстояния.

Казалось бы, все хорошо, но следующая загвоздка: не существовало надежных двигателей переменного тока Они плохо раскручивались, при перегрузке останавливались и не могли составить конкуренции двигателям постоянного тока. Конструкторы не понимали почему так происходит?

В 1885 году итальянский профессор Галилео Феррарис развил теорию, по которой два переменных тока, сдвинутые по фазе на 90°, с помощью катушек, соответственно расположенных, создают постоянное по интенсивности вращающееся магнитное поле, которое можно использовать при создании электродвигателя переменного тока (рис. 5). Принцип легко понять с помощью модели, демонстрирующей сложение двух гармонических колебаний (рис. 6). Она состоит из пары пластин с одинаковыми, расположенными под прямым углом друг к другу прорезями, за ними — экран. Если поток света

направлен на неподвижные пластины, то на экране он образует лишь одну световую точку Когда же пластины начнут колебаться с одинаковой частотой, но со сдвигом фаз в 90°, световая точка будет описывать окружность.

Однако Феррарис считал, что двигатель, собранный по двухфазной схеме, окажется весьма неэкономичным. Тем не менее Никола Тесла — знаменитый изобретатель из Сербии применил эту систему для электродвигателя и даже опробовал его, использовав энергию электростанции на Ниагарском водопаде

И в 1888 году Михаил Осипович Доливо-Добровольский начал работу над двигателем своей конструкции. Он установил, что при наличии только двух пар полюсов невозможно образовать постоянное по величине вращающееся магнитное поле, и начал увеличивать число полюсов или фаз. Характеристики двигателей улучшались, но..

Рис. 6 Модель для демонстрации сложения двух гармонических колебаний

каждая фаза требовала для питания два провода, что в эксплуатации сводило на нет все преимущества двигателя ведь каков расход меди! Остановившись на трехфазной системе, Доливо-Добровольский разработал схему, в которой для питания использовалось всего три провода (рис. 7). Применив ко-роткозамкнутый ротор в двигателе, изобретатель убрал из него коллек-торно-щеточный аппарат, сделав машину весьма удобной и простой в обращении Это произошло в 1889 году, то есть всего лишь за год он разработал конструкцию, которая используется до сих пор!

Триумф трехфазной системы электропередачи пришел в 1891 году, когда были произведены испытания системы Доливо-Доброволь-

вольским

ского на линии длиной 170 км КПД передачи составил 79% при напряжении в 28 300 В.

А в 1893 году в Новороссийске была построена трехфазная электростанция мощностью 1200 кВт. Строил электростанцию русский инженер-путеец А. Шенснович

Вот уже сто лет, как в мировой энергетике доминируют передачи трехфазного тока, но это не значит, что они не имеют недостатков. Дело в том, что для переменного электрического тока в принципе не существует идеальных изоляторов Такой электротехнический прибор, как конденсатор, состоящий из пластин, переложенных диэлектриком, для переменного тока — сопротивление, а не накопитель энергии Если себе представить воздушную линию электропередачи как конденсатор, где обкладками являются провода, а диэлектрик —

Рис. 8. ЛЭП и возникающие емкости.

окружающий воздух, то можно понять, что с увеличением расстояния передачи емкость самой системы будет увеличиваться, а с ней и потери (рис 8). И чем выше напряжение — тем больше. В каких-то пределах передача трехфазными токами оказывается неэкономичной.

Автор трехфазной системы Доли-во-Добровольский это прекрасно понимал и уже в 1919 году говорил, что со временем следует перейти для сверхдальних электропередач к линиям постоянного тока высокого напряжения. С развитием полупроводниковой техники это стало возможным.

37