История электрификации горной промышленности
Шрифт:
Введение А. Ампером (1820) понятия о направлениях тока наряду с исследованиями Ж. Био и Ф. Савари (1820) по взаимодействию тока и магнитного поля, установление закона Ома (1827) и законов Кирхгофа (1845), работы М. Фарадея по вращению проводника с током (1821) и электромагнитной индукции (1831), исследование Э.Х. Ленцом обратимости электрических машин (1833) привели к созданию сначала прообраза генератора (Фарадей, 1831), а затем и к изготовлению И. Пикси (по заказу Ампера) электромагнитного генератора постоянного и переменного тока (1832),
Самовозбуждение машин, открытое В. Сименсом (1866) вместе с Г. Уайлдом (1863), открытие явления вращающегося магнитного поля, создание системы двухфазного тока Г. Феррарис (1885) и ее развитие (Н. Тесла, 1886), изобретение П.Н. Яблочковым (1876) и И.Ф. Усагиным (1882) трансформатора, М.О. Доливо-Добровольским асинхронного двигателя с «беличей клеткой» (1882) и трехфазного трансформатора с параллельными стержнями (1891), изолирование провода шелком (Дж. Генри, 1827), применение бесшовной резиновой изоляции проводов и кабелей (В. Сименс, 1847) и кабеля со свинцовой оболочкой (Ф. Борель,1879) определили практическую значимость электрических исследований.
Таким образом, открытия в физике и поиски технических решений уже к концу Х1Х в. превратили электротехнику во вполне значимую науку и технику. Завершение формирования основ электротехники отразилось в установлении наименования электрических единиц ( СGS – 1881, SI – 1960), характеристик переменного тока (1889) и обозначений (1893) и, наконец, в образовании (1904) Международной электротехнической комиссии – МЭК. Электротехнический отдел Русского технического общества был создан в 1880 г., тогда же начал выходить журнал «Электричество».
С точки зрения мировой истории именно развитие электротехники и ее экспансия во все отрасли техники, а затем и быта привело к развитию электроэнергетики, которая была сформирована в 1870– 1930 гг. (до этого считали технико-экономически бесперспективным создание и электродвигателя, и электрического генератора).
В 1924 г. был образован Мировой энергетический комитет (МИРЭК), призванный решать проблемы большой энергетики.
Можно выделить некоторые события становления большой энергетики:
• Г. Уайлд исследовал синхронизацию двух генераторов переменного тока (1868);
• З.Т. Грамм (1873) изготовил локомобильно-электрогенераторную установку для электроснабжения предприятия;
• Ф.А. Пироцкий исследовал передачу электричества, а Д.А. Лачинов теоретически обосновал вопрос о передаче большого количества электричества на большое расстояние;
• на первом Всемирном конгрессе электриков (1881) с докладом «О передаче и распределении электрических токов» выступил М. Депре, который позднее (1882) построил первую линию электропередачи постоянного тока высокого напряжения (2,4 кВ, 57 км).
• М.О. Доливо-Добровольский соорудил (1891) трехфазную ЛЭП с междуфазным
• Дж. Лейн-Фокс (1880) изобрел первые счетчики электроэнергии. В Англии были введены первые правила устройства электроустановок;
• Г. Феррарис (1884) ввел понятие коэффициента мощности, Э. Томпсон (1886) применил защитное заземление;
• А.Э. Кеннели (1886) получил зависимость между сечением проводника и длительно допустимым током нагрузки;
• П. Бушеро установил (1898) конденсаторы для компенсации реактивной мощности;
• В. Петерсен предложил (1917) систему компенсации емкостных токов замыкания на землю;
• область устойчивости параллельной работы энергосистем (1920) основополагающими теоретическими работами определил А.А. Горев;
• В.М. Монтсингер (1930) сформулировал основные закономерности между температурой обмотки, нагрузкой и сроком службы силовых трансформаторов;
• И.А. Сыромятников внедрил (1937) самозапуск электродвигателей при кратковременном перерыве питания.
Предпосылкой бурного развития электрификации послужило создание М.О. Доливо-Добровольским трехфазных синхронных генераторов и трансформаторов. Убедительной демонстрацией преимуществ трехфазных цепей была знаменитая Лауфен – Франкфуртская электропередача (1891), сооруженная при активном участии М.О. Доливо-Добровольского. С этого времени возникают мощные электростанции, возрастает напряжение электропередач, возникают новые конструкции электрических машин, аппаратов и приборов. Электродвигатель занимает господствующее положение в системе промышленного электропривода.
В начале ХХ в. процесс электрификации охватывает новые области народного хозяйства, развиваются электротехнология, электротранспорт и др. В современных условиях электрическая энергия широко используется в самых разнообразных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, быту, что потребовало теоретического осмысления и математического описания физических процессов, происходящих в электрических машинах, линиях электропередачи, трансформаторах и других электротехнических устройствах.
Рост потребности в постоянном токе (электротранспорт и др.) вызывает необходимость в развитии преобразовательной техники и промышленной электроники. Электротехника становится базой для разработки автоматизированных систем управления энергетическими и производственными процессами. Появление различных электрических машин дало толчок в развитии такой дисциплины, как «Электрический привод». Применение электрического привода и электроснабжения как на горных, так и на других предприятиях, подача потребителям электроэнергии от мощных электрических станций и подстанций называется электрификацией промышленности, являющейся основной энергетической базой комплексной механизации и автоматизации промышленности.