Первые генераторы переменного тока. Часть 2

Генераторы для питания электрического освещения

П. Н. Яблочков явился инициатором внедрения переменного тока в систему электрического освещения. В связи с этим были предложены различные конструкции машин переменного тока, специально предназначенные для снабжения энергией установки для электрического освещения по системе Яблочкова.

Около 1878 г. Яблочков совместно с заводом Грамма разработал несколько однотипных конструкций генераторов для питания 4, 6, 16 или 20 свечей. Рассмотрим в качестве примера конструкцию генератора на 16 свечей. Кольцевой неподвижный якорь имел секционированную обмотку, секции которой образовывали четыре отдельные цепи по четыре катушки на каждую цепь.

На валу машины вращались восемь полюсов, возбуждавшихся постоянным током. Таким образом, на каждый полюс приходилось две катушки, в которых индуктировались токи, сдвинутые по фазе друг относительно друга на четверть периода. Катушки соединялись друг с другом через одну так, чтобы токи в одной цепи совпадали по фазе. От каждой цепи питались четыре свечи Яблочкова. Следовательно, рассматриваемый генератор представлял собой не что иное, как двухфазную синхронную машину с электрически не связанными фазами.

Впрочем, конструкторы не стремились создать многофазную систему токов, а, решая задачу «деления света», искали возможность построить генератор с несколькими цепями и вместе с тем улучшить использование машины, чего они и достигли, сделав обмотку якоря двухфазной.

Яблочковым были предложены также и некоторые другие конструкции генераторов переменного тока, не сыгравшие либо вообще, либо в то время заметной роли в истории электротехники. К таким машинам можно отнести генератор с возвратно-поступательным движением якоря (1876 г.) и индукторные генераторы (1877 и 1881 гг.).

Проблемы в развитии генераторов переменного тока

Наиболее серьезным препятствием на пути развития генераторов переменного тока являлся нагрев стальных сердечников. Выше указывалось, что нагрев сердечников электромагнитов был одним из главных недостатков генератора Уайльда. Но не в меньшей степени препятствовал развитию генераторов и нагрев сердечника якоря. В обмотках якорей протекал переменный ток, и вопрос о снижении величины потерь в стали якоря со временем приобрел первостепенную важность, будучи при этом и трудноразрешимым.

Действительно, практика изготовления шихтованных сердечников начала утверждаться только в 80-х годах, а до того и еще в начале 80-х годов сердечники как стержневых, так и кольцевых и даже барабанных якорей главным образом из-за технологических трудностей делались массивными.

В этих условиях становятся понятными две главные тенденции в развитии генераторов переменного тока:

1) для увеличения мощности машины увеличивать число катушек якоря (та же тенденция, что и в машинах постоянного тока в 40—50-х годах прошлого столетия)

2) для унижения потерь в сердечниках (а, следовательно, и их нагрева) уменьшать объем стали в якоре.

Последнее направление привело к тому, что некоторые генераторы стали изготовляться с катушками, которые вообще не имели стальных сердечников.

Первый генератор на электостанции Паддингтон

В 1885 г. на тепловой электростанции Паддингтон в Англии был установлен генератор, который был выполнен двухфазным с катушечными обмотками и предназначался, так же как и генератор Яблочкова — Грамма, для раздельного питания различных ламп. Машина имела мощность 115 кВт при напряжении 105 В и весила 18 т. Приводилась она от поршневой паровой машины со скоростью 146 об/мин и вырабатывала переменный ток с частотой 40 гц. Возбудитель приводился от отдельной паровой машины.

Таким образом, можно констатировать, что к середине 80-х годов уже были разработаны и применялись пригодные для практических целей генераторы переменного тока.

Современный период в развитии генераторов переменного тока начался в 90-х годах прошлого столетия, когда стали изготовлять трехфазные машины с шихтованными сердечниками и барабанным типом якорных обмоток.