Статья на тему:Краткая история развития электрических машин на жд транспорте

Роль электрических машин в промышленности и на транспорте.  Электрические машины неотъемлемо связаны с электрической энергией. Ее преимущества перед другими видами энергии:  наиболее универсальная энергия, легко преобразуется в другие виды:  механическую, тепловую, химическую, лучистую энергию;   возможность передавать ее на большие расстояния с малыми потерями; возможность доставлять электрическую энергию в любую точку на Земле. Электрическую энергию вырабатывают на электростанциях, где механическая  энергия пара, воды преобразуется в электрическую с помощью  электрогенераторов (везде переменного тока). Обратное преобразование  энергии – с помощью электродвигателей (электромоторов). Трансформаторы – статические машины, но электромагнитные законы те же, что и у вращающихся машин. Классификация электрических машин: 1) в зависимости от рода тока вращающиеся электрические машины делятся на  машины постоянного и переменного тока; 2) в зависимости от мощности машины бывают:  микромашины – до 0,5 кВт;  малой мощности – 0,5–20 кВт;  средней мощности – 20–250 кВт;  большой мощности – более 250 кВт. На железнодорожном транспорте электрические машины используются как  тяговые электрические двигатели на подвижном составе, в автоматике,  телемеханике и в других службах. Краткая история развития электрических машин. Электромашиностроение  началось чуть более 150 лет назад. В основу работы электрических машин  заложены два физических явления: магнетизм и электричество. В 1820 г. Эрстед показал связь между магнитным полем и током. В 1822 г. английский физик Майкл Фарадей впервые ввел принцип  преобразования электрической энергии в механическую энергию (принцип  вращения). В 1824 г. Барлоу создал первую принципиальную модель электродвигателя  (униполярного) (рисунок), а также сформулировал так называемое «правило  левой руки». Рисунок. Модель униполярного двигателя В 1831 г. М. Фарадей открыл закон электромагнитной индукции – получение  электрического напряжения на концах проводника, перемещаемого в магнитном  поле (модель генератора). После чего русские физики Э.Х. Ленц и Б.С. Якоби в 1833 г. сформулировали  принцип обратимости электрических машин. Генераторостроение. Первыми источниками электрической энергии были  гальванические элементы постоянного тока, поэтому и электрические машины  стремились выполнить на постоянном токе. В период 1831–1886 гг. генератор приобрел все основные черты современной  машины. Этот период проходил в четыре этапа. 1. Создание магнитоэлектрических машин с постоянными магнитами с  выпрямлением переменного тока в пульсирующий, “коромысло” Ампера,  вывернутый коллектор (1831–1851 гг.). 2. Применение электрических магнитов с независимым возбуждением (1851– 1867 гг.), кольцевого якоря. 3. Применение электрических магнитов с самовозбуждением и кольцевым  якорем (1867–1871 гг.). 4. Электрические машины с барабанными якорями и многополюсной  магнитной системой (1871–1886 гг.). 1876 г. – генератор переменного тока:  однофазный синхронный генератор П.Н. Яблочкова для питания  электрических свечей переменного тока. Далее переход к трехфазному  генератору переменного тока в 1890 г. Электромоторостроение. Параллельно с разработкой генераторов (1822–1834 гг.) ведется создание физических моделей двигателей. Наряду с униполярной  электрической машиной создавались электрические машины, повторяющие схему работы паровой машины с возвратно­поступательным движением (втягивание  железного стержня вовнутрь соленоида). Одну из таких машин в 1851 г. установили на локомотив и развили скорость до 30 км/ч используя батарею. Это дало начало развитию электрической тяги. Но  русский физик Б.С. Якоби еще в 1834 г. создал электрический двигатель с  вращательным движением якоря мощностью P = 500 Вт, который был установлен  на катере в 1838 г. В 1888 г. югославский изобретатель Тесла создал асинхронный двухфазный  двигатель переменного тока. В 1889 г. русский электротехник М.С. Доливо­Добровольский создал  трехфазную систему и трехфазный асинхронный двигатель. В 1910 г. немецкие ученные Шраге и Рихтер создали шунтовой трехфазный  коллекторный двигатель. В 1930 г. – электромашинный усилитель с поперечным полем. Разработаны линейные, дугостаторные и другие электрические машины. В  настоящее время электрические машины в основном приобрели окончательную  форму. Проводится большая работа по увеличению мощности в единице объема. Номинальные данные электрических машин. Номинальными, определяющими  параметрами электрических машин, называют ток, напряжение, мощность и кпд,  соответствующие определенному режиму работы, установленному стандартом.  Для тяговых двигателей, например, установлены два таких режима: часовой и  продолжительный. Часовой режим определяется наибольшим током, который при работе тягового  двигателя на испытательном стенде в течение одного часа с возбуждением,  предусмотренным для этого режима, и нормально действующей вентиляцией не  вызывает превышения температуры его частей над температурой окружающего  воздуха выше норм, установленных для изоляции соответствующего класса.  Напряжение на зажимах двигателя при таких испытаниях должно быть  номинальным, а температура его частей перед испытаниями – практически  равной температуре окружающего воздуха. Продолжительный режим определяется так же наибольшим током, как и  часовой, но при работе двигателя на испытательном стенде в течение  неограниченного времени. Температура частей двигателя перед испытаниями в  этом случае может быть любой, но в пределах допустимых норм. Значения тока, мощности, частоты вращения и кпд двигателя, соответствующие  часовому режиму, называют часовыми и обозначают их соответственно Iч, Рч, nч,  ч, а значения этих величин, относящиеся к продолжительному режиму,  называют продолжительными и обозначают их I, Р, n, . Номинальные (часовой и продолжительный) токи обычно ограничены  нагреванием обмоток якоря и катушек полюсов, а иногда и нагреванием  коллектора. Часовой ток двигателя зависит от теплоемкости его частей и отдачи  тепла с его поверхности (теплоотдающей способности), а продолжительный ток  зависит только от теплорассеивающей способности машины, и поэтому он  меньше часового. Номинальное напряжение электрической машины – это напряжение, на которое  она рассчитана, и которому соответствуют ее типовые характеристики. Номинальные данные электрических машин приводят на специальных табличках,  которые укрепляют на видном месте их несъемной части. В этих табличках  указывают: товарный знак предприятия – изготовителя; род (двигатель,  генератор) и тип машины; род тока; номинальные режимы работы, наибольшую  рабочую (допустимую в эксплуатации) частоту вращения, номинальную степень  возбуждения (постоянную шунтировку обмоток возбуждения, когда она  предусмотрена); массу машины (без зубчатой передачи); год выпуска машины;  обозначение стандарта, которому соответствует машина; класс изоляции.