Введення § в.1. Роль електричних машин і трансформаторів в електрифікації народного господарства

В усі періоди побудови й розвитку економіки нашої країни Комуністична партія приділяла величезну увагу електрифікації промисловості, транспорту, сільського господарства. Електрифікація, будучи стрижнем будівництва економіки соціалістичного суспільства, відіграє провідну роль у розвитку всіх галузей народного господарства. В арсеналі електротехнічних засобів, застосовуваних при електрифікації народного господарства, що веде місце займають електричні машини, широко використовувані як у процесі виробництва електричної енергії, так й у процесі її споживання.

Електрична машина являє собою електромеханічний пристрій, що здійснює взаємне перетворення механічної й електричної енергії. Електрична енергія виробляється на електростанціях електричними машинами - генераторами, що перетворять механічну енергію в електричну. Основна частина електроенергії (до 80 %) виробляється на теплових електростанціях, де при спалюванні хімічного палива (вугілля, торф, газ) нагрівається вода й переводиться в пару високого тиску. Останній подається в турбіну, де, розширюючись, приводить ротор турбіни в обертання (теплова енергія в турбіні перетвориться в механічну). Обертання ротора турбіни передається на вал генератора (турбогенератора). У результаті електромагнітних процесів, що відбуваються в генераторі, механічна енергія перетвориться в електричну.

Процес виробництва електроенергії на атомних електростанціях аналогічний тепловим, з тією лише різницею, що замість хімічного палива використається ядерне.

Процес виробітку електроенергії на гідравлічних електростанціях полягає в наступному: вода, піднята греблею на певний рівень, скидається на робоче колесо гідротурбіни; одержувана при цьому механічна енергія шляхом обертання колеса турбіни передається на вал електричного генератора, у якому механічна енергія перетвориться в електричну.

У процесі споживання електричної енергії відбувається її перетворення в інші види енергій (теплову, механічну, хімічну). Близько 70 % електроенергії використається для надавання руху верстатів, механізмів, транспортних засобів, тобто для перетворення її в механічну енергію. Це перетворення здійснюється електричними машинами - електродвигунами.

Електродвигун - основний елемент електропривода робочих машин. Гарна керованість електричної енергії, простота її розподілу дозволили широко застосувати в промисловості багато руховий електропривод робочих машин, коли окремі ланки робочої машини приводяться в рух самостійними двигунами. Багато руховий привод значно спрощує механізм робочої машини (зменшується число механічних передач, що зв'язують окремі ланки машини) і створює більші можливості в автоматизації різних технологічних процесів. Електродвигуни широко застосовують на транспорті як тягові двигуни, що приводять в обертання колісні пари електровозів, електропоїздів, тролейбусів й ін.

За останнім часом значно зросло застосування електричних машин малої потужності - мікро машин потужністю від часток до декількох сотень ватів. Такі електричні машини використають у пристроях автоматики й обчислювальної техніки

Особливий клас електричних машин становлять двигуни для побутових електричних пристроїв - пилососів, холодильників, вентиляторів й ін. Потужність цих двигунів невелика (від одиниць до сотень ватів), конструкція проста й надійна, і виготовляють їх у більших кількостях.

Електричну енергію, вироблювану на електростанціях, необхідно передати в місця її споживання, насамперед у великі промислові центри країни, які вилучені від потужних електростанцій на багато сотень, а іноді й тисячі кілометрів. Але електроенергію недостатньо передати. Її необхідно розподілити серед безлічі різноманітних споживачів - промислових підприємств, транспорту, житлових будинків і т.д. Передачу електроенергії на більші відстані здійснюють при високій напрузі (до 500 кв і більше), чим забезпечуються мінімальні електричні втрати в лініях електропередачі. Тому в процесі передачі й розподілу електричної енергії доводиться неодноразово підвищувати й знижувати напруга. Цей процес виконується за допомогою електромагнітних пристроїв, називаних трансформаторами. Трансформатор не є електричною машиною, тому що його робота не пов'язана з перетворенням електричної енергії в механічну й навпаки; він перетворить лише напругу електричної енергії. Крім того, трансформатор - це статичний пристрій, і в ньому немає ніяких частин, що рухаються. Однак електромагнітні процеси, що протікають у трансформаторах, аналогічні процесам, що відбуваються при роботі електричних машин. Більше того, електричним машинам і трансформаторам властива єдина природа електромагнітних й енергетичних процесів, що виникають при взаємодії магнітного поля й провідника зі струмом. Із цих причин трансформатори становлять невід'ємну частину курсу електричних машин.

Галузь науки й техніки, що займається розвитком і виробництвом електричних машин і трансформаторів, називається електромашинобудуванням. Теоретичні основи електромашинобудування були закладені в 1821 р. М. Фарадеєм, що встановив можливість перетворення електричної енергії в механічну й створивши першу модель електродвигуна. Важливу роль у розвитку електромашинобудування мали роботи вчених Д. Максвелла й Э. X. Ленца. Подальший розвиток ідея взаємного перетворення електричної й механічної енергій одержала в роботах видатних росіян учених Б. С. Якоби й М. О. Доливо-Добровольского, якими були розроблені й створені конструкції електродвигунів, придатні для практичного використання. Більші заслуги в створенні трансформаторів й їхньому практичному застосуванні належать чудовому російському винахідникові П. Н. Яблочкову. На початку XX сторіччя були створені всі основні види електричних машин і трансформаторів і розроблені основи їхньої теорії.

За роки Радянської влади вітчизняне електромашинобудування досягло величезних успіхів. Якщо в дореволюційній Росії, власне кажучи, не було електромашинобудівної промисловості, то за роки радянської влади була створена галузь електротехнічної промисловості - електромашинобудування, здатна задовольняти потреби нашого народного господарства, що розвивається, в електричних машинах і трансформаторах. Були підготовлені кадри кваліфікованих електромашинобудівників - учених, інженерів, техніків, робітників.

XXVII з'їзд КПРС визначив як основне завдання подальший підйом добробуту всіх шарів і соціальних груп населення, намітив глибокі зміни в сфері праці й умовах життя людей. Здійснення цього вимагає перекладу виробництва на переважно інтенсивний шлях розвитку. Головне завдання нині складається в підвищенні темпів й ефективності розвитку економіки на базі прискорення науково-технічного прогресу, технічного переозброєння й реконструкції виробництва, інтенсивного використання створеного виробничого потенціалу. Значна роль у рішенні цього завдання приділяється електрифікації народного господарства.

При цьому необхідно враховувати зростаючі екологічні вимоги до джерел електроенергії й поряд із традиційними способами розвивати екологічно чисті (альтернативні) способи виробництва електроенергії з використанням енергії сонця, вітру, морських припливів, термальних джерел. Широко впроваджуються автоматизовані системи в різні сфери народного господарства. Основним елементом цих систем є автоматизований електропривод, що тому потрібно випереджають темпами нарощувати випуск автоматизованих електроприводів.

В умовах науково-технічної революції великого значення набувають роботи, пов'язані з підвищенням якості електричних машин, що випускають, і трансформаторів. Рішення цього завдання є важливим¹ засобом розвитку міжнародного економічного співробітництва. Відповідні наукові установи й промислові підприємства нашої країни ведуть роботи зі створення нових видів електричних машин і трансформаторів, що задовольняють сучасним вимогам до якості й техніко-економічних показників випускає продукції, що.