Мы уже знаем, что необходимость энергопередачи на громадные расстояния и эргономичного распределения ее между бессчётными потребителями вызвала вторичную энергетику.
Электроэнергия — самый популярный вид вторичной энергии. Приобретать ее возможно различными методами. батареи и Гальванические элементы из этих элементов превращают химическую энергию в электрическую. Термоэлементы превращают теплоту в электричество. Но несложнее и дешевле всего приобретать электричество за счет механической работы, создаваемой тепловыми либо гидравлическими двигателями. Первичные двигатели приводят в воздействие генераторы электроэнергии, каковые производят электрический ток. А после этого уже, подавая к машине электрический ток, возможно взять опять механическую работу. В этом случае электрическая машина будет двигателем.
электродвигатель и Механический электрогенератор основаны на одном принципе — на связи между механической работой и электричеством.
Электрические генераторы разделяются на генераторы постоянного и генераторы переменного электрического тока.
Электрические автомобили. А — кое-какие типы асинхронных двигателей переменного трехфазного тока; Б — замечательный двигатель постоянного тока для прокатного стана
В генераторе постоянного тока необходимо в первую очередь выпрямить получающийся при вращении проводника переменный ток. Для этого генератор либо двигатель постоянного тока делают как бы из солидного числа отдельных секций. Любая из них представляет собой отдельный виток провода со своим выводом. Это отлично видно на схеме электрической автомобили постоянного тока. Тут любой виток соединен с пластинкой коллектора, которая при помощи щетки подключается к цепи лишь в тот момент, в то время, когда в витке появляется ток громаднейшей силы. Коллектор таковой автомобили отдает ток от каждого витка в цепь лишь в краткие промежутки времени, в то время, когда щетка соприкасается с пластинкой коллектора. «Срезанные» коллектором громаднейшие токи одного направления, сливаясь, дают постоянный ток.
Двигатели постоянного тока (коллекторные) легко регулируются, легко меняют направление вращения, смогут действующий при различном числе оборотов. Исходя из этого их используют в большинстве случаев на транспорте (трамвай, троллейбус, метро) либо в тех случаях, в то время, когда по роду работы нужно скоро поменять направление вращения, к примеру в прокатных станах.
При конструировании двигателей переменного тока использовано явление вращающегося магнитного поля. Еще в конце XIX в. итальянский ученый Г. Феррарис и югославский ученый Н. Тесла нашли метод получения вращающегося магнитного поля. Забрав две катушки, расположенные под прямым углом друг к другу, они направляли в них переменный ток таким образом, что ток, поступающий в одну катушку, отставал от тока второй катушки. Совместное воздействие этих двух токов создавало вращающееся магнитное поле. За вращением магнитного поля начинал вращаться и расположенный в нем проводник. Из-за некоего отставания проводника от поля в ходе вращения автомобили, основанные на применении этого явления, стали называться асинхронные (несовпадающие во времени).
Широкое внедрение в технику переменного тока началось по окончании изобретения в 1891 г. русским ученым М. О. Доливо-Добровольским совокупности трехфазного переменного тока. При данной совокупности берутся не две, а три катушки, соединяемые между собой двумя разными методами — звездой либо треугольником.
Схема обмоток трехфазных генераторов и двигателей: наверху— треугольник, внизу — звезда.
Между этими катушками, закрепленными в корпусе — статоре двигателя, вращается ротор, обмотка которого имеет форму беличьего колеса.
Асинхронные двигатели взяли только широкое распространение. Они приводят в воздействие различные станки, вентиляторы, насосы, ручной инструмент (дрели, пилы) и т.п.
Создание вторичных электрических двигателей, не нуждающихся в горючем, не дающих дыма и газов, легких и бесшумных, комфортно регулируемых, которые связаны с источником энергии лишь проводами, произвело полную революцию в совокупности производства. Электропривод — база электрификации — разрешает везде заменить труд человека машиной, повышает производительность труда, открывает много возможностей полной автоматизации производства.
Для питания током миллионов электродвигателей необходимы генераторы электротока. Их дробят на два класса (в зависимости от приводящего их в воздействие первичного двигателя).
Первый — турбогенераторы. Они приводятся в воздействие паровыми турбинами со скоростью 1,5-3 тыс. об/мин.
Второй — гидрогенераторы, каковые приводятся в перемещение гидравлическими турбинами со скоростью 60/80 об/мин. Скорость вращения отразилась на конструкции генераторов.
При создании замечательных турбогенераторов приходится преодолевать огромные трудности. Одна из них пребывает в том, что обмотка и ротор таковой автомобили должны быть прочными, талантливыми противостоять громадным центробежным силам, развивающимся при скорости вращения до 3 тыс. об/мин.
Помимо этого, генератор нужно непрерывно охлаждать. Для этого сейчас используют водород. Его прогоняют замечательным вентилятором через генератор.
НЕОБЫЧНЫЕ ЦИФРЫ
Коленчатый вал двигателя трактора ДТ-54 делает 1300 об/мин. Это число нас не поражает. Но вот за 10-часовую смену вал успевает сделать 780 тыс. оборотов, а за летний сезон — 50 млн.! На протяжении работы двигателя непрерывно раскрываются и закрываются всасывающие и выхлопные клапаны. Наряду с этим время их работы отрегулировано с точностью до 0,0007 сек. Еще большей точностью владеет совокупность зажигания карбюраторных двигателей, в которых момент появления искры вычислен до 0,0002 долей секунды!
Совокупность зажигания двигателя одного из современных автомобилей , к примеру, при работе на средних оборотах дает за один лишь час 540 тыс. искр. А если вы отправитесь на данной машине из Москвы в Ленинград, то искры вспыхнут миллионы раз и в любой момент строго в назначенное время, ни разу не опоздав и не поспешив больше чем на 0,0002 доли секунды. Вот как правильны современные двигатели!
В СССР уже выстроен турбогенератор мощностью 200 тыс. кет, ведется работа по созданию турбогенераторов мощностью 300, 600 тыс. кВт и еще больше.
На данный момент турбогенераторы используются в качестве составной части так называемых блоков, воображающих собой энергетическую установку огромной мощности. Она складывается из парогенератора (котла), паровой турбины и генератора электрического тока. Такие блоки абсолютно автоматизированы.
Энергетический блок: 1 — котел; 2 — турбина; 3 — генератор тока.
В замечательных гидрогенераторах вал в большинстве случаев расположен вертикально — в соответствии с валом гидротурбины. Число оборотов гидротурбины намного меньше, чем у паровых турбин. Исходя из этого диаметр гидрогенератора возрастает если сравнивать с турбогенератором и доходит до 14 м. По выпуску гидрогенераторов наша страна занимает ведущую плозицию в мире.