Свой первый трехфазный асинхронный двигатель Доливо Добровольский запустил зимой 1889 года. В качестве статора в нем был использован кольцевой якорь машины постоянного тока с 24 мя полузакрытыми пазами. Учтя все ошибки Теслы и собственный наработки, Доливо Добровольский рассредоточил обмотки в пазах по всей окружности статора, что делало более эффективным распределение магнитного поля. Ротор был цилиндрическим с обмотками его разработки, «в виде беличьей клетки». Воздушный зазор между ротором и статором составлял всего 1 мм, что также было новаторством, обычно зазор делали больше. Стержни «беличьей клетки» не имели никакой изоляции. В качестве источника трехфазного тока был использован стандартный генератор постоянного тока, который Доливо Добровольский перестроил в трехфазный генератор так, способом описанным выше.

Впечатление, которое произвел первый запуск двигателя на руководство АЭГ, было огромным. Преимущества двигателя были настолько очевидны, что было понятно, наконец найден двигатель пригодный для применения в промышленных целей. По своим техническим показателям эти двигатели превосходили все существовавшие тогда электромоторы — как по КПД, так и по надежности и простоте в обращении. Поэтому они практически сразу получили широкое распространение по всему миру. С этого времени началось широкое использование электродвигателей во всех сферах производства и повсеместная электрификация промышленности.

Тут же, в Калифорнии, в 1994 году было введено еще 480 МВт электрической мощности, при этом, стоимость 1 кВтч энергии -- 7...8 центов. Это гораздо ниже, чем на обычных, везде применимых станциях. В ночное и зимнее время энергию производит, обычно, газ, а летом, в дневное время – солнце.

Электростанция в Калифорнии показала, что газ и солнце, как главные источники энергии ближайшего времени, могут эффективно, без потерь заменять друг друга. Именно поэтому не многословен вывод, что в роли партнера энергии Солнца могут и должны выступать разнообразные виды жидкого или газообразного топлива.

Более возможной «кандидатурой» представляется водород. Его получение с применением солнечной энергии, в качестве примера, путем электролиза воды может быть относительно недорогим, а сам газ, который обладает достаточно высокой теплотворной способностью, очень легко перемещать и долго хранить.

Именно из этого следует вывод: самая экономически обоснованная возможность применения энергии Солнца, которая видится сегодня – пускать ее для выработки вторичных видов энергии в солнечных регионах нашей планеты. Произведенное жидкое или газообразное топливо можно будет транспортировать по трубопроводам или перевозить танкерами в другие регионы.

Резкое развитие гелиоэнергетики стало реальным при помощи снижения стоимости фотоэлектрических преобразователей в расчете на 1 Вт общепринятой мощности с 1000 долларов в 1970 году до 3...5 долларов в 1997 году и увеличению их коэффициента полезного действия с 5 до 18%.

Снижение стоимости солнечного ватта до 50 центов даст возможность гелиоустановкам реально конкурировать с другими автономными источниками энергии, например, с дизельными электростанциями.

Обсудить на форуме.

Если сделать ответвления от трех точек кольцевого якоря генератора, соединить их с тремя кольцами, по которым скользят щетки, то при вращении якоря между полюсами на каждой щетке будет индуцироваться один и тот же по величине ток, но со сдвигом во времени, которое необходимо для того, чтобы виток переместился по дуге, соответствующей углу 120 градусов. Если сказать иначе, токи в цепи будут сдвинуты относительно друг друга по фазе также на 120 градусов. Но этой системе трехфазного тока оказалось присуще еще одно интересное свойство, какого не имела ни одна другая система многофазных токов — в любой момент времени, сумма токов, текущих в одну сторону, равна величине третьего тока, который течет в противоположную сторону, а сумма всех трех токов в любой момент времени равна нулю.

К примеру, в момент времени t1 ток i2 проходит через положительный максимум, а значения токов i1 и i3, имеющих отрицательное значение, достигают половины максимума и сумма их равна току i2. Это значит, что в любой момент времени один из проводов системы передает в одном направлении такое же количество тока, какое два других вместе передают в противоположном направлении. Значит, существует возможность использовать каждый из трех проводов в качестве отводящего проводника для двух других, соединенных параллельно, что дает вместо шести проводов всего три!

Чтобы детально пояснить этот весьма важный момент, создадим в воображении схему. Представим, что через круг, вращающийся вокруг своего центра, проходят три соединенных между собой проводника, в которых протекают три переменных тока, сдвинутых по фазе на 120 градусов. При своем вращении каждый проводник находится то на положительной, то на отрицательной части круга, при переходе из одной части в другую ток меняет свое направление. Эта система вполне обеспечивает нормальное протекание (циркуляцию) токов. В некоторый момент времени проводники I и II оказываются соединенными параллельно, а III отводит от них ток. Через некоторое время II переходит на ту же сторону, где сейчас находится III; теперь уже II и III работают параллельно, а I выполняет функцию отводящего ток провода. Затем на ту сторону, где еще находится I, переходит III ; теперь II отводит то количество, что III и I подводят вместе. Затем I переходит на ту сторону, где еще находится II, и все продолжается снова и снова.

Дизель-генераторные установки широко применяются в строительстве, сельском и коммунальном хозяйствах, в промышленности. Там, где сеть удалена или работает с перебоями, повсюду, где необходимо электричество – есть эти установки. Можно назвать аэро-, морские и речные порты, энергоблоки больниц, объекты оборонного комплекса, фермерские хозяйства, системы аварийного энергоснабжения, предприятия.

Основную часть дизель-генераторных установок, источников тепловой и электроэнергии составляют объединенные в агрегат генератор и двигатель, которые установлены на стальной раме. Дизельный двигатель приводит в движение синхронный генератор трехфазного тока. Соединены же, двигатель и генератор, либо напрямую фланцем, либо через муфту. Двухопорный генератор, т.е. генератор, имеющий два опорных подшипника, используется в первом случае; а с одним опорным подшипником, одноопорный, - во втором. Для снижения вибраций, передаваемых на фундамент агрегата, между опорными поверхностями генератора и двигателя и рамой устанавливаются резино-металлические амортизаторы.

Обсудить на форуме.

Пассаты и западный ветер относят к глобальным ветрам. В результате нагревания экваториальной части земли образуются пассаты. При нагревании, нагретый воздух поднимается вверх, унося при этом с собой северные и южные воздушные массы. В результате этого явления, появляются дующие круглый год с постоянной силой в северном полушарии северо-восточный пассат и в южном полушарии – юго-восточный пассат. Пассаты дуют в области, называемой, приэкваториальной, которая заключена между 25 и 30o северной и южной широты соответственно. Пассаты охватывают около 11 % поверхности океанов в северном полушарии и около 20 % в южном. Обычно сила пассатного ветра не превышает 2-3 баллов.

Вдоль кромки дрейфующих льдов Антарктиды, приблизительно в полосе 40 до 60o южной широты, с запада на восток, круглый год дует западный ветер. Такой ветер является одним из самых сильных постоянных ветров. Его сила может достигать 8-10 баллов и практически не бывает ниже 5 баллов. В глубине материка нет постоянного направления ветра. Можно уверенно говорить только о сезонном направлении ветра, так как разные участки суши в разное время года нагреваются по-разному. Кроме того, ветер ведет себя по-разному в зависимости от высоты, а для высот 50 метров характерны рыскающие потоки.

Мы можем вычислить потенциал атмосферы, зная ее массу и скорость рассеяния энергии. Например, для приземного слоя толщиной около 500 метров, энергия ветра, превращающаяся в тепло, составит примерно 82 триллиона киловатт-часов в год. Разумеется, мы не сможем использовать ее полностью, хотя бы потому, что часто поставленные ветряки будут мешать друг другу, затемняя других. Однако, взятая у ветра энергия, снова превратится в тепло.

Обычно, среднегодовые скорости воздушных потоков на стометровой высоте превышают 7 м/с. При выходе на высоту 100 метров, можно использовать эффективный ветроагрегат везде, используя подходящую естественную возвышенность.

Например, если мы возьмем только нижний слой равный ста метрам и поставим ан 100 квадратных километров, то мы сможем получить за год 5 триллионов киловатт-часов, установив мощность 2 миллиарда киловатт. Данный показатель в 2 раза превышает гидроэнергетический потенциал стран СНГ.

Местные ветры

Одними из первых ветров, которые были использованы нашими предками для мореплавания, являлись местные ветры, то есть бризы. Бризы- это разновидность легких ветров, которые окаймляют берега материков и больших островов и вызываются суточным колебанием температуры. Разница температуры на суше и в море днем и ночью обуславливает периодичность бризов. Днем суша нагревается быстрее, чем море. В следствие этого, теплый воздух поднимается над берегом, а на его место стремится занять прохладный воздух с моря. А ночью, как известно, берег быстрее и сильнее охлаждается, чем море. Поэтому ночью происходит обратная картина: теплый воздух поднимается над морем, а его заменяет холодный воздух с суши - береговой бриз. Другими постоянно дующими ветрами являются муссоны. Такие ветра дуют в Индийском океане и прежде всего связаны с различным изменением температуры материка и океана. Летом суша под воздействием солнечных лучей, нагревается сильнее. Вследствие этого ветер дует с моря на сушу. А зимой муссон дует с берега на море. Но в результате вращения земли появляются, так называемые, силы Кориолиса, которые влияют на муссоны и отклоняют их вправо. Вот почему летом дуют юго-западные муссоны, а зимой северов- восточные. Муссоны могут достигать очень большой силы и вызывать в Индийском океане поверхностные течения, которые соответствуют местным ветрам.

Вычисления показывают, что стоимость обширного производства синтетического жидкого топлива, используя энергию Солнца, будет стоить 60 долларам за баррель (баррель [англ. Barrel букв. бочка] – измерение объема жидких и сыпучих веществ. Английский баррель равняется 163,65 л; винный баррель в США – 119,24 л; нефтяной – 19 л). Для сравнения обозначим, что сегодня стоимость барреля нефти из Персидского залива равняется 55 долларам США.

Интенсивность света Солнца на уровне моря равняется 1...3 кВт на метр квадратный. Коэффициент полезного действия новейших солнечных батарей равняется 12...18 процентам. С учетом коэффициента полезного действия преобразование энергии лучей Солнца посредством фотопреобразователей дает возможность взять с одного квадратного метра не более 0,5 кВт мощности.

Опыт применения энергии Солнца в умеренных широтах показывает, что солнечную энергию экономически выгоднее просто аккумулировать и применять в виде тепла. В настоящее время созданы проекты для Аляски и Северной Канады.

Природно-климатические условия этих районов такие же, как и в средней полосе нашей страны. Имеются два главных направления в развитии энергетики, основанной на солнечной энергии: решение глобальной проблемы обеспечения энергией и создание преобразователей солнечной энергии, спроектированных на решение определенных местных задач. Эти преобразователи, сами по себе, также разделяются на две основные группы: высокотемпературные и низкотемпературные.

В преобразователях, относящихся к первому типу, лучи Солнца собираются на небольшом участке, температура которого достигает 3000 градусов Цельсия. Такие агрегаты уже имеются. Они применяются, например, для плавки металлов. Однако, большая часть преобразователей солнечной энергии работает при намного меньших температурах – около 100...200 градусов Цельсия. С их использованием греют воду, обессоливают ее, транспортируют из колодцев. В солнечных кухнях занимаются приготовлением пищи.

Сконцентрированным теплом Солнца сушат овощи, фрукты и иногда даже замораживают продукты питания. Солнечную энергию можно аккумулировать в дневное время для отопления сооружений и теплиц ночью. Солнечные агрегаты почти не нуждаются в расходах на эксплуатацию, не нуждаются в ремонте и нуждаются в затратах только на их создание и поддержание в чистом виде и порядке. Работать они могут неограниченное количество лет.

Так как получить двухфазный ток из однофазного было довольно сложно, Тесла сконструировал генератор, который давал сразу два тока с разностью фаз в 90 градусов (что и есть отставание на четверть периода). В этом генераторе между полюсами магнита вращались две взаимно перпендикулярные катушки. В то время, когда витки одной катушки находятся под полюсами и индуцирующийся в них ток максимален, витки другой катушки находятся между полюсами (на нейтральной линии), электродвижущая сила в них равна нулю, и два тока, генерируемые в этих катушках, были точно также сдвинуты по фазе относительно друг друга, на четверть периода. Точно так же получают трехфазный ток (только катушек три, под углом 60 градусов друг к другу), но Тесла считал более целесообразной двухфазную систему. Действительно, многофазные системы тока требуют большего количества проводов. Ведь если двигатель, работающий на обычном переменном (однофазном) токе, требует двух подводящих проводов, то для работающего на двухфазном — уже необходимо четыре, для трехфазном — шести. Концы каждой катушки были выведены на кольца, расположенные на валу генератора. Ротор двигателя имел обмотку в виде двух расположенных под прямым углом друг к другу замкнутых на себя (не имеющих никакой связи с внешней электрической цепью) катушек.

Изобретение Теслы положило начало новой эры в электротехнике, вызвало всплеск интереса во всем мире. Уже в июне 1888 году фирма «Вестингауз Электрик Компани» приобрела у Теслы за миллион долларов все патенты на двухфазную систему и предложила организовать на своих заводах производство асинхронных двигателей. И эти двигатели поступили в продажу буквально через год. Они были намного лучше и надежнее всех моделей, разработанных на тот момент времени. Но эти двигатели не смогли получить широкого распространения, из-за неудачной конструкции. Обмотка статора, выполненная в виде катушек, насаженных на выступающие полюса. Неудачной оказалась и ротора, в виде барабана, с двумя взаимно перпендикулярными, замкнутыми на себя катушками. Это заметно снижало качество двигателя, как в момент пуска, так и во время работы.

В сложившейся ситуации потребитель просто обязан позаботиться о защите и сохранности своего имущества. Проведенные исследования типичных для потребителя нарушений, при использовании сетей электропитания, а также глубокий анализ устройств для своевременной защиты оборудования, дают почву для оптимального выбора.

Среди бытовых устройств, которые нуждаются в защите, лидирует ПК. Компания IBM провела анализ сбоев, случающихся во время грозы и вытекающих от сюда неисправностей. Итоги наблюдений не утешающие более чем сто двадцать сбоев за один месяц. Такое количество сбоев случается даже притом что, все современные источники электрического питания комплектуются быстродействующими системами защиты.

Проведенные тесты показали, что примерно 10% рабочего времени тратиться при не правильном использовании, либо грубейших нарушениях при работе с источниками питания. Электрическая энергия плохого качества вызывает не только периодическое «зависание» оборудования, но и в разы увеличивает вероятность потери данных и негативно сказывается (либо выводит из строя) на работе накопителей информации. С похожими проблемами сталкиваются при использовании некачественной электроэнергии для питания различного офисного оборудования.

Помимо офисного оборудования любое другое оборудование, простой которого неизбежно ведет к материальным издержкам и дополнительным затратам, а тем более если речь идет о возможной угрозе жизни человека, подлежит обязательной защите. Лидером среди нарушений, которые повлекли за собой поломку и простой оборудования, является несоответствии параметров электрической энергии.

В случае возникновения в сети неисправностей либо аварий система защиты производит временное отключение потребителя на непродолжительное время. Эти отключения ведут к возникновению так называемых "провалов" напряжения.

Для современных сетей электрического питания характерной является следующая особенность: смещение процентного соотношения либо в сторону полных, либо в сторону непродолжительных пропаданий напряжения.

Перепады напряжения, возникшее вследствие аварийных переключений и отключений, зачастую вызывают перегрузки электрических приборов, которые во много раз превышают все допустимые пределы и нормы. Ни в коем случае Отключение недопустимо отключение электропитания производств связанных с непрерывным циклом, особенно там, где отключение может повлечь за собой человеческие жертвы.

Главной причиной выхода из строя электронного оборудования является несоответствие электроэнергии указанным параметрам. Стабильно работают источники питания в интервале напряжений питающей сети от ста до 275 Вольт притом, что изменение частоты питающего напряжения находится в интервале от 45 до 60 Гц.

Если, при работе достигается, максимальные значения указанных диапазонов о стабильной работе не может быть и речи.

Приобретая какую-либо технику, покупатель чаще всего обращает внимание на следующие параметры:

• Потребляемая мощность;
• Значение величины и частоты питающего напряжения.

При единичных случаях нагрузки, решить проблемы связанные с электроснабжением, бросками напряжения и импульсными помехами поможет установка стабилизатора напряжения, говоря другими словами - источника бесперебойного питания (ИБП).

При создаваемых нагрузках примерно в пару киловатт можно использовать распределенные источники бесперебойного питания. Если мощности большие, то, использование распределенных ИБП, становится экономически невыгодно.

Системами бесперебойного электропитания называются такие устройства, основная задача которых сводится к удержанию параметров питающего напряжения в заданных пределах, и защите электронного оборудования по цепи питания. Частота и форма питающего напряжения это тема для отдельного разговора Снижение частоты может обязательно повлечет за собой потери при передаче электрической энергии (к примеру, понижение частоты в сети на одну десятую % приводит к потерям в десять % мощности).

Если частота понизится до критически нижней отметки, при достижении еще более низкого порога ситуация в сетях станет просто катастрофической. При возникновении подобной ситуации отключения просто-напросто становятся неконтролируемыми, так как происходит отключение больших групп потребителей, и главный вопрос в каком все же направлении рассеется тот огромный запас электрической энергии находящейся внутри сети.

Потери могут возникнуть не только по вине коммунальных служб, но и по вине самих потребителей. Установка и эксплуатация отдельных источников бесперебойного питания или же систем гарантированного электрического питания позволяют потребителю уменьшить расходы на компенсацию потерь.

Обсудить на форуме.

UPD: в 18.00 электроснабжение было восстановлено по резервной схеме.

Обсудить на форуме.

• нет опасности, заключающейся в замерзании;
• нет нужды в трубах и кранах;
• простота и дешевизна.

Недостаток – сравнительно низкая теплоемкость воздуха. Конструктивно коллектор состоит из числа застекленных вертикальных коробов, внутренняя поверхность которых черного цвета. Краска используется высокого качества, чтобы не пахла при нагревании. Ширина короба примерно 60 сантиметров.

В части нахождения солнечного коллектора на доме предпочитается вертикальный вариант. Он намного проще в монтаже и дальнейшей эксплуатации. Сравнительно с наклонным коллектором (например, располагающимся на крыше), не нуждается в уплотнении от воды, а также решается проблема нагрузки от снега, с вертикальных стекол просто очистить грязь.

Плоский коллектор, кроме прямой радиации Солнца, поглощает рассеянную и отраженную радиацию: в мрачную погоду, при малой облачности, в общем, в условиях, какие реально существуют почти круглый год в средней полосе.

Плоский коллектор не производит высокопотенциальной теплоты, как концентрирующий коллектор, но для конвекционного обогрева это и не обходимо, тут вполне хватит просто иметь низкопотенциальную теплоту. Солнечный коллектор помещается на фасаде, который ориентирован на юг (допускается отклонение до 30o на восток или на запад).

Неравномерность радиации Солнца на протяжении дня, а также нужда обогревать дом в ночное время и в мрачный день создает необходимость в применении теплового аккумулятора. Днем он аккумулирует тепловую энергию, а в ночное время отражает, отдает. Для применения воздушного коллектора наиболее рациональным представляется гравийно-галечный аккумулятор. Он относительно дешевый, простой в создании.

Гравийную засыпку можно поместить в теплоизолированной заглубленной нижней части дома. Теплый воздух набирается в аккумулятор посредством вентилятора.

Для коттеджа, площадь которого 60 метров квадратных, объем аккумулятора должен быть от 3 до 6 метров кубических. Разброс определяется качеством исполнения элементов гелиосистемы, теплоизоляцией, а также режимом радиации Солнца в конкретном регионе. Система солнечного теплоснабжения дома функционирует в четырех основных режимах:

• обогреве и аккумулирование тепловой энергии (а);
• обогрев от аккумулятора (б);
• аккумулирование тепловой энергии (в);
• обогрев от коллектора (г).

В прохладные солнечные дни нагретый в коллекторе воздух поднимается и через специальные отверстия у потолка проникает в помещения. Циркуляция воздуха проходит посредством естественной конвекции. В солнечные теплые дни горячий воздух берется из верхней части коллектора и посредством вентилятора транспортируется сквозь гравий, заряжая тем самым тепловой аккумулятор. Для обогрева в ночное время и в случае мрачной погоды воздух из помещения проходит сквозь аккумулятор и приходит в помещения подогретый.

В средней полосе гелиосистема лишь частично удовлетворяет нужды обогрева. Опыт эксплуатации показывает, что сезонная экономия топлива за счет применения энергии Солнца доходит до 60%.