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直流电机的发展史
双击自动滚屏 发布者:admin 发布时间:2012-07-11 阅读:4108次 【字体:

直流电机:★★★1820年丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Oersted, 1777-1851年)发现了电流磁效应:将导线的一端和伽伐尼电池正极连接,导线沿南北方向平行地放在小磁针上方,当导线另一端连接到负极时,磁针立即指向东西方向。把玻璃板、木片、石块等非磁性物体插在导线和磁极之间,甚至把小磁针浸在盛水的铜盒子里,磁针照样偏转。

★★★1821年9月英国物理学家法拉第(Michael Faraday,1791-1867年)发现通电的导线能绕永久磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动,第一次实现了电磁运动向机械运动的转换,从而建立了电动机的实验室模型,被认为是世界上第一台电动机。其原理是:在一个盘子内注入水银,盘子中央固定一个永磁体,盘子上方悬挂一根导线,导线的一端可在水银中移动,另一端跟电池的一端连接在一起,电池的另一端跟盘子连在一起,构成导电回路,载流导线在磁场中受力运动。

★★★1822年,法国的阿拉戈(Arago,Dominique Fransois Jean 1786~1853年)和盖·吕萨克(Louis_Joseph Gay_Lussac,1778~1850年)发明电磁铁,即用电流通过绕线的方法使其中铁块磁化。 1820年阿拉戈发现通电的铜螺线管能像磁铁一样吸引铁屑,1824年还发现转动的铜盘能影响磁针转动。

★★★1825年,斯特金(W.Sturgeon,1783~1850年)用16圈导线制成了第一块电磁铁。

★★★1829年,美国物理学家亨利(Joseph Henry,1797—1878年)对斯特金电磁铁装置进行了一些革新,绝缘导线代替裸铜导线,因此不必担心被铜导线过分靠近而短路。由于导线有了绝缘层,就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起,由于线圈越密集,产生的磁场就越强,这样就大大提高了把电能转化为磁能的能力。到了1831年,亨利试制出了一块更新的电磁铁,虽然它的体积并不大,但它能吸起1吨重的铁块。

★★★1831年,法拉第发现了电磁感应现象之后不久,他又利用电磁感应发明了世界上第一台真正意义上的电机——法拉第圆盘发电机。这台发电机构造跟现代的发电机不同,在磁场所中转动的不是线圈,而是一个紫铜做的圆盘。圆心处固定一个摇柄,圆盘的边缘和圆心处各与一个电刷紧贴,用导线把电刷与电流表连接起来:铜圆盘放置在蹄形永磁体的磁场中,当转动摇柄使铜圆盘旋转起来时,电流表的指针偏向一边,电路中产生了持续的电流。

★★★1831年夏天,亨利对法拉第的电动机模型进行了改进,制作了一个简单的装置〔振荡电动机),该装置的运动部件是在垂直方向上运动的电磁铁,当它们端部的导线与两个电池交替连接时,电磁铁的极性自动改变,电磁铁与永磁体相互吸引或排斥,使电磁铁以每分钟75个周期的速度上下运动。亨利的电动机的重要意义在于这是第一次展示了由磁极排斥和吸引产生的连续运动,是电磁铁在电动机中的真正应用。

★★★1832年,斯特金发明了换向器,据此对亨利的振荡电动机进行了改进,并制作了世界上第一台能产生连续运动的旋转电动机.后来他还制作了一个并励直流电动机。

★★★1832年,法国A.H.皮克西在巴黎公开了一台永久磁铁型旋转式交流发电机。一年后,他在发电机上安装整流子(即换向器),将交流电变为直流电。

★★★1832年,俄籍德国人楞次(Heinrich Friedrich Emil Lenz,1804—1865年)提出“电动机一发电机”原理一一楞次定律,证明发电机和电动机是可逆的。但1870年以前,直流发电机与电动机一直在独立发展着。

★★★1834年,德国数学家雅可比(Jacobi,Carl Gustav Jacob 1804-1851年)制成了一种简单的装置:在两个U型电磁铁中间,装一六臂轮,每臂带两根棒型磁铁,通电后,棒型磁铁与U型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用,带动轮轴转动。后来,雅可比做了一具大型的装置,安在小艇上,用320个丹尼尔电池供电,1838年小艇在易北河上首次航行,时速只有2。2公里,与此同时,美国的达文波特也成功地制出了驱动印刷机的电动机,印刷过美国电学期刑《电磁和机械情报》。但这两种电动机都没有多大商业价值,用电池作电源,成本太大、不实用。

★★★1845年,英国物理学家惠斯通(Charle Wheatstone  1802~1875年)用电磁铁代替永久磁铁,井取得了专利权。这是增强发电机输出功率的一个重要措施。

★★★1854年,丹麦的赫尔特发明了自激式电机。

★★★1857年,英国的惠斯通发明自激电磁铁型发电机。

★★★1860年,意大利的巴奇诺蒂(A.PacinoHi)发明了齿状电枢。

★★★1865年,意大利物理学家帕其努梯发明了环状发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈,从而提高了发电机的效率。

★★★1866年英国发明家西门子(William Siemens,1823—1883年)制成直流自激、并激式发电机。制成了一架大功率直流电机。1867年在巴黎世界博览会上展出第一批样机。这样,西门子就首次完成了把机械能转换成为电能的发明,从而开始了19世纪晚期的“强电”技术时代。

★★★1867年,西门子对发电机提出了重大改进。他认为,在发电机上不用磁铁(即永久磁铁),而用电磁铁,这样可使磁力增强,产生强大的电流。西门子用电磁铁代替水久磁铁发电的原理是,电磁铁的铁芯在不通电流时,也还残存有微弱的磁性。当转动线圈时,利用这一微弱剩磁发出电流,再反回给电磁铁,促使其磁力增强,于是电磁铁也能产生出强磁性。接着,西门子着手研究电磁铁式发电机。很快就制成了这种新型的发电机,它能产生皮克西发电机所远不能相比的强大电流。同时,这种发电机比连接一大堆电池来通电要方便得多,因而它作为实用发电机被广泛应用起来。

★★★1870年比利时-法国发明家格拉姆(Gramme,Zénobe Théophile-, 1826-1901年)将T形电枢绕组改为环形电枢绕组,发明了直流发电机,在设计上,直流电机和电动机很相似。后来,格拉姆证明向直流发动机输入电流,其转子会像电动机一样旋转。于是,格拉姆型电动机大量制造出来。发电机性能好,所以销路很广,他不仅发了财,而且被被人们誉为“发电机之父”。

★★★1873年,德国的西门子公司研究发电机的工程师阿特涅,他发明了与格拉姆发电机不同的线圈绕线方式,制成了性能良好的发电机。格拉姆发电机的电枢是将铁丝绕成环状,在环与环之间夹上纸进行绝缘,然后将环捆在一起作为铁芯,在其上面绕上导线线圈,再由线圈的不同部位引出一些导线,接向整流子(即换向器)。而阿特涅发电机的电枢,是用许多薄圆铁板以纸绝缘后重叠起来,制成铁芯,然后在上面绕上导线线圈。人们把这种方法叫做“鼓卷”,意思是像鼓一样的形状。经过这种改进后,发电机无论是外观或是性能,都比原来有了很大起色。西门子公司由于阿特涅的这项发明而益发驰名。于是,德国以西门子公司为核心,大力研制各种发电机,从而使电力工业得到了迅速的发展。德国的西门子制造更好的发电机,并着手研究由电动机驱动的车辆,于是西门子公司制成了世界电车。

★★★1879年,在柏林工业展览会上,西门子公司不冒烟的电车赢得观众的一片喝彩。西门子电机车当时只有3马力,后来美国发明大王爱迪生试验的电机车已达12-15马力。但当时的电动机全是直流电机,只限于驱动电车。

★★★1873年,英国理论物理学家、数学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831—1879年)完成了经典电磁理论基础《论电和磁》;在这部著作中系统地总结了人类在十九世纪中叶对电磁现象的研究。电机绕组发展为鼓型绕组,直流电机具备了现代直流电机的基本型式。

★★★1875年,格拉姆将改造后的发电机安装在法国巴黎北火车站发电厂,该厂是世界第一座火电厂

★★★1880年,美国发明家、企业家爱迪生(Thomas Alva Edison,1847—1931年)观察到用叠片铁芯可以减少温升和能耗。

★★★1882年,德国将米斯巴哈水电站发出的2千瓦直流电通过57千米1500-2000伏电线输送到慕尼黑,证明直流远距离输电的可能性。这一方面成为直流发电机与电动机发展中的大事,促进了它们的广泛利用,另一方面暴露出直流在传输中的缺点:原来电压越高,电能的传输损失越小,但高压直流发电机困难较大,而且单机容量越大,换向也越困难,换向器上的火花使工作不稳定。因而人们就把目光转向交流电机。美国的戈登制造出了输出功率447kW,高3米,重22吨的两相式巨型发电机(http://www.invictamax.com )。


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