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電機的發(fā)展史——真空高低溫電機廠家普及知識


電機的發(fā)展史——真空高低溫電機廠家普及知識




電機的發(fā)展大體上可以分為四個階段:直流電機、交流電機、控制電機、特種電機。


電機發(fā)展歷史年鑒

1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特(Oersted)發(fā)現(xiàn)了電流在磁場中受機械力的作用,即電流的磁效應(yīng)

1821年,英國科學(xué)家法拉第(Faraday)總結(jié)了載流導(dǎo)體在磁場內(nèi)受力并發(fā)生機械運動的現(xiàn)象,法拉第的試驗?zāi)P涂梢哉J(rèn)為是現(xiàn)代直流電動機的雛形

1824年,阿拉果(Arago)發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場,為交流感應(yīng)電動機的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)時阿拉果(Arago)轉(zhuǎn)動一個懸掛著的磁針,在磁針外圍環(huán)繞一個金屬圓環(huán),以研究磁針旋轉(zhuǎn)時圓環(huán)所起的阻尼作用,這就是shou次利用機械力所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場

1825年,發(fā)現(xiàn)了阿拉果旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,根據(jù)作用力和反作用力的原理,利用外繞金屬圓環(huán)的旋轉(zhuǎn),阿拉果使懸掛的磁針得到一定的偏轉(zhuǎn),這個現(xiàn)象實質(zhì)上就是以后多相感應(yīng)電動機的工作基礎(chǔ)

1831年,法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律,并發(fā)明了單極直流電機

1832年,人們知道了單相交流發(fā)電機。由于生產(chǎn)上沒什么需要,加上當(dāng)時科學(xué)水平的限制,人們對交流電還不很了解,所以交流電機實質(zhì)上沒什么發(fā)展

1833年,法國發(fā)明家皮克西(Pixii)制成了第一臺旋轉(zhuǎn)磁極式直流發(fā)電機,主要利用了磁鐵和線圈之間的相對運動和一個換向裝置,這就是現(xiàn)代直流發(fā)電機的雛形。楞次已經(jīng)證明了電機的可逆原理

1833~1836年,美國人奧蒂斯設(shè)計和制造了第一臺ARBOR步進(jìn)電機生產(chǎn)率為35米3/時

1834年,俄國物理學(xué)家雅可比(Якоби)設(shè)計并制成了第一臺實用的直流電動機,該電動機有15瓦,由一組靜止的磁極和一組可以轉(zhuǎn)動的磁極組成;依靠兩組磁極之間的電磁力和換向器的換向作用,得到了連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動

1838年,雅可比把改進(jìn)的直流電動機裝在一條小船上

1850年,美國發(fā)明家佩奇(Page)制造了一臺10馬力的直流電動機,用來驅(qū)動有軌電車

1851年,辛斯坦得首先提出(1863年再次由華爾德提出)電流代替永磁來勵磁,使磁場得以初步加強。由希奧爾特首先提出(1866~1867年再次由華爾德和西門子提出)用蓄電池他勵發(fā)展到自勵,最終地解決了加強勵磁的問題

1857年,英國電學(xué)家惠斯通(Wheatstone)發(fā)明了用伏打電池勵磁的發(fā)電機

1860年,潘啟諾梯(Pacinotti)在電動機的模型中提出環(huán)形電樞繞組的結(jié)構(gòu),由于銅線的利用變差沒有受到人們的重視

1864年,英國特理學(xué)家麥克斯韋(Maxwell)提出了麥克斯韋方程組,創(chuàng)立了完整的經(jīng)典電磁學(xué)理論體系,為電機電磁場分析奠定基礎(chǔ)

1867年,馬克斯威爾對自勵現(xiàn)象作出了數(shù)學(xué)分析,是電機理論中的第一篇經(jīng)典論文。德國工程師西門子(Siemens)制造了第一臺自饋式發(fā)電機,甩掉了伏打電池

1870年,格拉姆(Gramme)提出了發(fā)電機環(huán)形閉合電樞繞組的結(jié)構(gòu),由于環(huán)形繞組為分布繞組,電壓脈動較小,換向和散熱情況均較良好,所以很快取代了T 型繞組。由于對這二種結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比的結(jié)果,終于使電動機的可逆原理為公眾所接受,從此發(fā)電機和電動機的發(fā)展合二為一

1871年,凡.麥爾準(zhǔn)發(fā)明了交流發(fā)電機

1873年,由海夫納-阿爾泰涅克提出鼓型電樞繞組,既具有T型和環(huán)形電樞繞組的優(yōu)點,又免除了它們的缺點;因為鼓型電樞繞組實質(zhì)上就是T型電樞繞組的分布化。麥克斯韋出版《電磁通論》

1876年,亞勃羅契訶夫shou次采用交流發(fā)電機和開磁路式串聯(lián)變壓器,來供電給他所發(fā)明的“電燭”,是交流電用于照明系統(tǒng)的開始

1878年,為了加強繞組的機械固定和減少銅線內(nèi)部的渦流耗損,繞組的有效部分放到鐵心的槽中

1879年,拜依萊(Bailey)手次用電的辦法獲得了旋轉(zhuǎn)磁場,采用依次變動四個磁極上的勵磁電流的方法,如果在四個磁場的中間放一個銅盤,由于感應(yīng)渦流的作用,銅盤將隨著磁場的變動而旋轉(zhuǎn),這就是最初的感應(yīng)電動機

1880年,愛迪生(Edison)提出采用迭片鐵心;這樣就大大減少了鐵心損耗,同時降低了電樞繞組的溫升。同年,馬克西提出將鐵心分成幾迭,每迭之間留出一定寬度的通風(fēng)槽以加強散熱。使得直流電機的電磁負(fù)荷、單機容量和效率都提高到qian所未有的水平;這樣,換向器上的火花問題就成為當(dāng)時的突出問題

1882年,臺勃萊茲(Deprez)把米斯巴哈水電站發(fā)出的2千瓦直流電能,通過一條57公里長的輸電線送到慕尼黑,從而證明了遠(yuǎn)距離輸電的可能性。臺勃萊茲的試驗,為電能和電機的應(yīng)用打開了廣闊的前景。是直流電機發(fā)展史上的一個重要轉(zhuǎn)折點

1883年,臺勃萊茲在巴黎科學(xué)院提出,把二個在時間和空間上各自相差1/4周期的交變磁場合成,就可以得到一個旋轉(zhuǎn)磁場

1884年,曼奇斯(Menges)發(fā)明了補償繞組和換向極,促進(jìn)了電、磁負(fù)荷和單機容量的進(jìn)一步提高,而容量繼續(xù)提高的主要困難和限制,仍然是換向器上的火花問題?;羝战鹕值馨l(fā)明了具有閉合磁路的變壓器

1885年,齊波諾斯基(Zipernowski)、得利(Deri)和勃拉第(Blathy)三人提出了心式和殼式結(jié)構(gòu),使得單相變壓器在照明系統(tǒng)中得到了一定的應(yīng)用。弗拉利斯(Ferraris)發(fā)現(xiàn)二相電流可以構(gòu)成旋轉(zhuǎn)磁場。在不知前人研究成果的情況下,弗拉利斯得出了與拜依萊和臺勃萊茲同樣的結(jié)論;并且進(jìn)一步把利用交流電來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,和利用銅盤來產(chǎn)生感應(yīng)渦流這兩個思想結(jié)合起來,制成了第一臺二相感應(yīng)電動機。福勃斯(Forbs)提出用炭粉來做電刷。使得火花問題暫告緩和

1886年,霍普金生兄弟(John and Edward hopkinson)確立了磁路的歐姆定律,使得人們能夠自覺地來設(shè)計電機的磁路

1888年,弗拉利斯在意大利科學(xué)院提出了“利用交流電來產(chǎn)生電動旋轉(zhuǎn)”的經(jīng)典論文。同一時期(1886~1888年),特斯拉亦獨立地從事于旋轉(zhuǎn)磁場的研究和試驗,而且和弗拉利斯互不相涉和幾乎同時地發(fā)明了感應(yīng)電動機

1889年,多利沃-多勃羅夫斯基提出采用三相制的建議,證明三相交流電也可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,同時設(shè)計和制出了第一臺三相變壓器和三相感應(yīng)電動機

1891年,阿諾爾德(Arnold)建立了直流電樞繞組的理論,使直流電機的設(shè)計和計算建立在更加科學(xué)的基礎(chǔ)上。三相制就迅速的被推廣使用

1893年左右,開耐萊(Kenelly)和司坦麥茨(Steinmetz)開始利用復(fù)數(shù)和向量來分析交流電路

1894年,海蘭(Heyland)提出“多相感應(yīng)電機和變壓器性能的圖解確定法”的論文,是感應(yīng)電機理論中的第一篇經(jīng)典性論文。同年,弗拉利斯已經(jīng)采用把脈振磁場分解為二個大小相等、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場的辦法來分析單相感應(yīng)電動機;雖然弗拉利斯所得的結(jié)果仍不免于錯誤,但是他所用的方法,卻對旋轉(zhuǎn)電機的理論分析有著不可磨滅的貢獻(xiàn),這種方法以后被稱為雙旋轉(zhuǎn)磁場理論

1895年,波梯(Potier)和喬治(Goege)建立了交軸磁場理論

1899年,在研究凸極同步電動機的電樞反應(yīng)時,勃朗臺爾(Blondel)提出雙反應(yīng)理論;這個理論后來被道黑提(Doherty)、尼古爾(Nickle)和派克(Park)等人所發(fā)展,成為現(xiàn)代同步電機理論的基礎(chǔ)

1913年,福提斯古(Fortescue)開始分析感應(yīng)電動機的不對稱情況

1918年,福提斯古提出了求解三相不對稱問題的對稱分量法

1920年,英國人所開發(fā)步進(jìn)電機

1920~1940年許多學(xué)者(Drefus, Punga, Fritz, Moller, Heller)對雙籠和深槽電機的理論和計算方法,諧波磁場 所產(chǎn)生的寄生轉(zhuǎn)矩,異步電機的噪音等問題進(jìn)行了一系列研究

1926~1930年,道黑提和尼古爾二人先后提出了五篇經(jīng)典性論文,發(fā)展了勃朗臺爾的雙反應(yīng)理論,求出了穩(wěn) 態(tài)和暫態(tài)時同步電機的功角特性,和三相、單相突然短路電流

1929年,派克利用坐標(biāo)變換和算子法,導(dǎo)出了暫態(tài)時同步電機的電勢方程和算子阻抗。同一時期,許多學(xué) 者又深入地研究了同步電機內(nèi)部的磁場分布,得出了各種電抗的計算公式和測定方法。所有這些工作,使 得同步電機內(nèi)部的理論達(dá)到了比較完善的地步

1935~1938年,克朗(Kron)系統(tǒng)地提出了利用張量分析來研究旋轉(zhuǎn)電機的方法

1940年前后,出現(xiàn)了一系列新的控制電機,例如電機放大機,交流測速發(fā)電機,回轉(zhuǎn)變壓器等。為了滿足 控制系統(tǒng)的要求,自整角機的精度和伺服電動機的性能亦有很大的提高。同一時期,小型分馬力電機的理 論已有較大的發(fā)展。

1950年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機上

1950~1960年,許多學(xué)者進(jìn)一步研究了同步電機和感應(yīng)電機的電磁—機械暫態(tài)。由于利用了物理模型和模擬 計算機,使得許多復(fù)雜的電機動態(tài)運行問題得到了解決

1958年,英國Bristol大學(xué)的G.H.Rawcliffe等提出極幅調(diào)制繞組(稱為P.A.M 繞組)

1959年起,逐步建立起機電能量轉(zhuǎn)換的新體系

1970年,英國Leeds大學(xué)步進(jìn)電機研究小組首創(chuàng)一個開關(guān)磁阻電機(Switched Reluctance Motor, SRM)雛 形,這是關(guān)于開關(guān)磁阻電機最早的研究

1972年,進(jìn)一步對帶半導(dǎo)體開關(guān)的小功率開關(guān)磁阻電動機(10w~1kw)進(jìn)行了研究

1975年,開關(guān)磁阻電機有了實質(zhì)性的進(jìn)展,并一直發(fā)展到可以為50kw的電瓶汽車提供裝置

1980年在英國成立了開關(guān)磁阻電機驅(qū)動裝置有限公司(SRD Ltd.),專門進(jìn)行SRD系統(tǒng)的研究、開發(fā)和設(shè)計

1983年,英國(SRD Ltd.)首先推出了開關(guān)磁阻電機SRD系列產(chǎn)品,該產(chǎn)品命名為OULTON

1984年,TASC驅(qū)動系統(tǒng)公司也推出了他們的產(chǎn)品。另外SRD Ltd. 研制了一種適用于有軌電車的驅(qū)動系統(tǒng),到1986年已運行500km

1992年,美國著名電機專家T.A.Lipo等人首先提出雙凸極永磁電機

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