История возникновения регуляторов непрямого действия




Работы Д.-К. Максвелла, И.А.Вышнеградского, А.Стодолы,

Заложившие основу ТАР

Лекция 4 - Непрямое регулирование. Работы А.Стодолы: «О регулировании турбин I» (1893), «О регулировании турбин II» (1984), «Принцип регулирования Cименсов и американские инерционные регуляторы» (1899)

 

Аурель Стодола (1859 - 1942)

 

А.Стодола родился в небольшом словацком городе в семье владельца небольшой фабрики. Окончив с отличием реальное училище, Стодола поступает в Будапештский политехникум, который оканчивает в 1878 году. В этом же году Стодола едет в Швейцарию, в г. Цюрих, где слушает лекции в Цюрихском университете. Завершает свое образование Стодола в Цюрихском политехникуме, где получает диплом с отличием инженера-механика.

В 1881 году Стодола возвращается в Будапешт, где работает в мастерских Государственных железных дорог. В 1883 году едет в Берлин и работает в Высшей технической школе в Шарлоттенбурге, одновременно посещает лекции Гельмгольца в Берлинском университете. В 1884 году Стодола переезжает в Париж, где посещает лекции в Сорбоне.

В конце 1884 года Стодола возвращается на родину и до конца 1886 года руководит фабрикой своего отца.

С 1886 по 1892 год Стодола работает на машиностроительном заводе фирмы Рустон и К0.

В 1892 году 33-летний инженер-механик А.Стодола занимает кафедру машиностроения в Цюрихском политехникуме и руководит ею до 1929 года, пока по достижении 70-летнего возраста он выходит в отставку.

В работах по теории автоматического регулирования Стодола выступает как прямой последователь И.Вышнеградского. Он отчетливо понимает важность теоретического исследования и стремится каждую интересующую его проблему сделать доступной математическому анализу.

Научный контакт с А.Гурвицем. который одновременно со Стодолой был приглашен в Цюрихский политехникум, побудил Cтодолу продумать вопросы, связанные с использованием математики для потребностей быстро развивающейся техники и выступить через два года на Первом интернациональном математическом конгрессе в Цюрихе (1897 г.) со специальным докладом «Об отношении технике к математике», который получил большую известность.

 

История возникновения регуляторов непрямого действия

Усиление мощности паровых машин, сопровождавшееся увеличением расхода пара и утяжелением заслонки в паропроводе, привело, как мы знаем, к возрастанию масса грузов регуляторов. Применение катаракта для обеспечения устойчивости существенно утяжеляло конструкцию.

Конструкторы решили ввести в состав управляющего устройства специальный двигатель, призванный перемещать регулирующий орган (заслонку). При этом устройство, являющееся регулятором в предыдущих конструкциях, стало выполнять функцию измерителя частоты вращения и управления работой двигателя, на что требовались незначительные усилия. Сам измеритель (по конструкции соответствующий старым регуляторам) становился очень легким.

Так появились регуляторы нового типа - регуляторы не­прямого действия (прежние регуляторы, стали называться регуляторами прямого действия). Однако на первых порах было трудно обеспечить точное следова­ние положения заслонки за положением регулятора.

В 1873 году французский ин­женер С.Фарко опубликовал идею жесткой отрицательной обратной связи, суть которой была в следующем: в то время как измеритель, воздействуя на сервомотор, осуществляет изменения положение заслонки, сервомотор в своем движении осуществляет обратное (выключающее) воздействие на действия измерителя. Отрицательная обратная связь обеспечивала в системе непрямого регулирования такую же зависи­мость положения заслонки от положения измерителя, которая характерна для регуляторов прямого действия. Началась эра работоспособных регуляторов непря­мого действия.

В это время значительное влияние на практику и теорию регулирования начали оказывать гидравли­ческие турбины. В гидравлических турбинах для перестановки за­слонки требуется очень большая сила. Поэтому для регулирования частотой вращения гидравлической турбины возможно только непрямое регулирование.

Чем же гидравлические турбины - потомки водоподъемного колеса, обеспечивавшего водой земледельцев Древнего Египта и Вавилона и обслуживавшего средневе­ковые мануфактуры, привлекли к себе внимание? - Водоподъемное колесо получило второе рождение в виде гидравлической турбины после изобретения электрогенератора, электродвигателя, трансформатора.

Развитие электротехники на первом этапе сдерживалось потерями энергии, вызванными сопротивлением металли­ческих проводов линий электропередачи.

Первым, кто понял, как преодолеть это препятствие, был известный русский электротехник Д.А.Лачинов - необходимо увеличить напряжение источника, питающего линию. В 1880 году Лачинов обосновал это теоретически и опубликовал свою работу в журнале «Электричество».

Через год француз М.Депре реализовал эту идею, передав энергию, вырабатываемую гидравлической турбиной (гидромашиной) на водопаде в Мисбахе при помощи гене­ратора постоянного тока (напряжение 2000 вольт), на выставку в Мюнхен, удален­ном на расстояние 57 километров от источника энергии. Потери энергии составили 78 %. Увы, таковы были возможности постоянного тока.

В 1887 году югославский ученый Г.Тесла изобретает двухфазный двигатель переменно­го тока. Двигатель оказался недостаточно совершенным для широкого практического применения.

Революцию в электротехнике произвел М.О.Доливо-Добровольский. Он открыл, что при помощи трехфазного переменного тока можно создать вращающе­еся магнитное поле в электрических дви­гателях. Свою идею он реализовал, построив генератор, двигатель и трансформатор. Этим Доливо-Доброволь­ский сделал возможной экономичную передачу электриче­ской энергии на большие расстояния. Потери энергии при этом оказались ничтожно малы по сравнению с попытками передачи энергии с помощью постоянного тока.

В 1891 году он продемонстрировал свои изобретения, передав энергию, вырабатываемую водяной (гидравлической) турбиной в г. Лауфен, с помощью генератора и повышающего трансформатора (напряжение 12500 вольт) в г. Франкфурт-на-Майне (расстояние 175 кило­метров). До места назначения дошло 77,4 % энергии!!!

В связи с этим, конструкторы, казалось, забывшие о водяных турбинах под влиянием бурного три­умфа паровых машин, вновь вспомнили о них.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-01-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: