Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Ноября 2013 в 13:57, реферат
Михаил Осипович Доливо-Добровольский является создателем техники трёхфазных переменных токов и первым, кто на базе этой техники сделал возможным передачу электрической энергии с места её производства на практически произвольно большое расстояние к месту потребления. Имя этого великого электротехника, крупного учёного и замечательного конструктора электрических машин и аппаратов принадлежит истории техники, а вместе с тем и истории культуры человечества. На какую бы сторону жизни и деятельности современного человека ни обратить внимания – всюду видны прямые или косвенные результаты трудов Доливо-Добровольского. Его имя всегда будет являться символом неутомимых творческих исканий инженера и глубоко революционной научно-технической мысли. Труды его – образец замечательно удачного применения данных науки для самых широких практических целей.
Рис. 2. Первый трехфазный трансформатор М. О. Доливо-Добровольского
с радиальным расположением сердечников
Затем Доливо-Добровольский нашел, что проще стержни с обмотками разместить параллельно, а торцы стержней (сердечников) соединить одинаковым ярмом. Тогда вся система получалась более компактной. Этот тип трансформатора получил название «призматического» (рис. 3).
В 1891 году на электрической выставке
во Франкфурте-на-Майне
Рис. 3. Призматические трехфазные трансформаторы М. О. Доливо-Добровольского
Таким образом, Доливо-Добровольским было изобретено и разработано все необходимое для трехфазной передачи электроэнергии и для ее распределения между силовыми установками. Он первым обнаружил, что самый экономичный способ передачи энергии на расстояние - сверхвысокие напряжения в миллионы вольт и постоянный ток.
Доливо-Добровольский
Он же построил первый генератор трехфазного тока с вращающимся магнитным полем.
Рис. 4. Трехфазный ток
В настоящее время для
Рис. 5. Трансформация трехфазных токов:
а - группой однофазных трансформаторов; б - трехфазным трансформатором
Трехфазный трансформатор
Рис. 6. Образование пространственного (б) и плоского (в)
трехфазного магнитопровода из трех однофазных
Так как в трехфазной системе (рис. 4), следовательно, и и надобность в объединенном стержне вообще отпадает.
Полученный таким образом
Покажем, что трехфазная группа однофазных трансформаторов и стержневой трехфазный трансформатор проявляют себя по-разному. Дело в том, что у однофазных трансформаторов каждая фаза имеет свой, ни с чем не связанный магнитопровод, и через него легко замыкается добавочный магнитный поток третьей гармоники. Поэтому он велик и, следовательно, велико искажение фазных ЭДС.
Магнитные потоки ФА3, ФВ3, ФС3, созданные токами третьих гармоник фаз А, В и С, во всех трех стержнях направлены навстречу. Из рис. 7 видно, что третьи гармоники всех токов совпадают по фазе. У стержневого трехфазного трансформатора магнитопроводы всех фаз связаны друг с другом, а ярмо для магнитных потоков третьих гармоник непроходимо. Эти потоки вынуждены замыкаться через масло и бак трансформатора и поэтому значительно ослаблены. А раз магнитные потоки третьей гармоники малы, то невелико искажение от синусоидальной формы фазных ЭДС.
Рис. 7. Несинусоидальные токи
1 – первая гармоника; 2 – третья гармоника; 3 – несинусоидальный ток фазы
Трехфазные трансформаторы с плоским стержневым магнитопроводом получили наибольшее распространение, а свойственная им магнитная несимметрия фаз не имеет сколько-нибудь существенного практического значения при их эксплуатации.
Конструктивно магнитопроводы трехфазных трансформаторов принято делить на:
1) плоские стержневые;
2) плоские броневые;
3) плоские бронестержневые;
4) пространственные
Рис. 8. Плоские магнитопроводы трехфазных трансформаторов:
а – стержневой, б – броневой, в – бронестержневой,
1 - стержень; 2 - торцевое (верхнее и нижнее) ярмо; 3 – боковое ярмо
Рис.9. Пространственные магнитопроводы трехфазных трансформаторов:
а – стыковой; б – витой непрерывный
Стержневой тип магнитопровода (рис. 8-а) характеризуется тем, что ярма соединяют концы разных стержней, и каждое ярмо располагается только со стороны торцов стержней и обмоток трансформатора. При этом по ярму проходит поток, равный потоку стержня. Данный тип магнитопровода получил преимущественное применение, как в силовых трансформаторах, так и в трансформаторах малой мощности.
Броневой тип магнитопровода (рис.
8-б) характеризуется тем, что оба
конца каждого стержня
В силовых трансформаторах
Пространственная конструкция (рис. 9), также предложенная М. О. Доливо-Добровольским, за счет более равномерного распределения магнитного потока позволяет снизить массу магнитопровода и уменьшить потери холостого хода на 12-15%. В настоящее время пространственные магнитопроводы различных типов достаточно широко применяются в силовых трансформаторах мощностью до 6300 кВА.
Применение в
На рис. 9-а приведена конструкция
пространственного стыкового
Магнитопровод на рис. 9-б неразъемный, вследствие чего обмотки «вматывают» непосредственно на стержни на специальных станках.
Ленточные магнитопроводы нашли самое широкое применение в трансформаторах малой и небольшой мощности, выпускаемых в массовом количестве.
. В трехфазных трансформаторах существуют три основных схемы соединения обмоток: звезда (У), треугольник (Д) и зигзаг (Z) (рис. 10).
Рис. 10. Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов
а – У/Ун-0; б – У/Д-11; в – У/Zн-11; г – Д/Ун-11
Вторичные обмотки трансформаторов, питающих трехфазную (электродвигатели) и однофазную (освещение, бытовые приборы) нагрузки, обычно соединяют в звезду, чтобы получить два напряжения, например 220 В для однофазных нагрузок и 380 В для электродвигателей. Первичные обмотки трансформаторов можно соединять тремя способами: в звезду с выведенной нейтралью, которая присоединяется к нейтрали источника тока, в треугольник, в звезду с изолированной нейтралью.
Соединение Ун/У наиболее благоприятно: МДС первичной и вторичной обмоток сбалансированы. Но оно практически неприемлемо, так как требует либо питания первичной обмотки по четырем проводам (вместо трех), либо заземления нейтрали. Однако в сетях 6, 10 и 35 кВ нейтраль не заземляют.
В сетях с напряжением 110 кВ и выше обычно применяют трансформаторы с соединением Ун/Д. Это связано с тем, что при заземлении нулевой точки напряжение отводов ВН трансформатора и проводов линии передачи относительно земли будет в раз меньше линейного, что приводит к снижению стоимости изоляции и облегчает борьбу с перенапряжениями.
В трансформаторах мощностью до 2500 кВА широко применяется соединение У/Ун, основным достоинством которого является то, что по сравнению с соединением Д/Ун изготовление обмотки ВН дешевле и технологичнее.
Однако с точки зрения влияния высших гармонических и работы трансформатора при несимметричных нагрузках предпочтительней соединение Д/Ун, а там где не требуется вывод нулевой точки со стороны НН, - соединение У/Д. У мощных трансформаторов хотя бы одну обмотку соединяют в треугольник. Поскольку третьи гармоники всех фазных ЭДС имеют одно направление, они дадут в замкнутом контуре треугольника ток третьей гармоники. Созданный им поток тоже третьей гармоники восполнит основной поток, обеспечивая, таким образом, синусоидальность ЭДС трансформатора.
При соединении первичных обмоток в треугольник однофазная нагрузка незначительно искажает напряжение. Но соединение первичной обмотки в треугольник дороже, нежели соединение в звезду (при соединении в треугольник каждая фаза должна рассчитываться на линейное напряжение, т.е. иметь в раза больше витков).
Наиболее распространено соединение первичных обмоток в звезду с изолированной нейтралью. Невзирая на то, что при большой однофазной нагрузке нейтраль сильней смещается и нарушается симметрия напряжений, такие трансформаторы наиболее дешевы. Если же однофазная нагрузка настолько велика, что смещение нейтрали недопустимо велико, то, идя на некоторое увеличение расхода меди, вторичные обмотки соединяют в зигзаг.
Соединение в зигзаг применяют в трансформаторах до 250 кВА, чтобы неравномерную нагрузку вторичных обмоток распределить более равномерно между фазами первичной сети и даже при неравномерной нагрузке сохранить магнитное равновесие.
Современные трехфазные повышающие трансформаторы достигают колоссальных мощностей и напряжений (до 1250 МВА и 525 кВ). Все они имеют конструкцию магнитопровода, предложенную М. О. Доливо-Добровольским (рис. 11).
Рис. 11. Магнитопровод современного силового трансформатора в сборе
Изобретения Доливо-Добровольского ознаменовали начало нового периода в электротехнике. Только после создания экономически выгодной и технически несложной системы трехфазного тока, решившей проблему передачи электроэнергии на большие расстояния, началось широкое внедрение электричества в промышленность.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В конце 1919 г., когда
электротехнические журналы во всех
странах с прискорбием известил
Громадное по своему значению научное и техническое наследство М. О. Доливо-Добровольского только частично заключается в его статьях, докладах и рефератах, до сих пор сохранивших свое значение как фундаментальный вклад в электротехническую науку; основное наследство Доливо-Добровольского – это до мельчайших деталей разработанная система применения трехфазного тока, построение первых асинхронных трехфазных двигателей, трехфазных трансформаторов, фазометра и других приборов. Ему принадлежит осуществление с высоким к. п. д. первой в мире передачи электрической энергии на расстояние при помощи трехфазного тока, положившей начало широкой электрификации, приведшей к неизмеримо большим изменениям в народном хозяйстве отдельных стран и мировой экономике.
В. И. Ленин в 1901 г., т. е. в то время, когда по всем странам самым широким образом началась перестройка энергетического хозяйства на базе трехфазного тока, введенного в практику, главным образом, трудами Доливо-Добровольского, писал: «В настоящее время, когда возможна передача электрической энергии на расстояние... нет ровно никаких технических препятствий к тому, чтобы сокровищами науки и искусства, веками скопленными в немногих центрах, пользовалось все население, размещенное более или менее равномерно по всей стране».
Информация о работе Жизнь и научная деятельность Доливо-Добровольского