Научете повече за историята на електрическия мотор в нашата статия днес, технологичен напредък, който напълно революционизира автомобилната индустрия.
Несъмнено електрическата кола постепенно се представя като истинска алтернатива срещу изгаряне. И, макар и важни данни за неговите ефективност или автономия, малко хора наистина знаят нещо за историята на електрически мотор.
Кратка история на електрическия мотор
Първите електрически двигатели са прости електростатични устройства, описани в експерименти, проведени от шотландския монах бенедиктинец Андрю Гордън и американския изобретател Бенджамин Франклин през 1740-те.
Теоретичният принцип зад тях, Кулоновски закон, е открит от англичаните Хенри Кавендиш през 1771 г., въпреки че не е публикуван. Този закон е открит независимо от французите Шарл-Августин дьо Кулон през 1785 г., който го публикува.
Изобретението на електрохимичната клетка от италианеца Алесандро волта през 1799 г. направи възможно производството на постоянни електрически токове. След датския Ханс Кристиан Ерстед открива през 1820 г. взаимодействието между такъв ток и магнитно поле (електромагнитно взаимодействие), скоро е постигнат голям напредък.
Французите Андре-Мари Ампер Отне само няколко седмици, за да се разработи първата формулировка на електромагнитното взаимодействие и да се представи Законът на Ампер, който описва производството на механична сила чрез взаимодействие на електрически ток и магнитно поле.
Първата демонстрация на ефекта с въртеливо движение беше извършена от англичаните Майкъл Фарадей през 1821 г. Висяща тел е потопена в живак, върху която е поставен постоянен магнит. Когато ток преминава през проводника, той се завърта около магнита, показвайки, че токът е породил близкото кръгово магнитно поле около него. Без съмнение, основен учен в историята на електрическия мотор.
Този двигател често се показва във физически експерименти, като замества саламурата с живак (токсичен). Английски Питър Барлоу черпи от това през 1822 г. за своя Барлоу колело, въпреки че тези и други подобни хомополярни двигатели не могат да бъдат използвани за практическото им приложение до края на века.
През 1827 г. унгарският физик Ányos Jedlik започна да експериментира с електромагнитни намотки. След като реши техническите проблеми на непрекъснатото въртене с изобретението на комутатора, той нарече първите си устройства "електромагнитни авто-ротори".
Въпреки че те са били използвани само за обучение, през 1828 г. Jedlik показа първото устройство, което съдържаше трите основни компонента на практичните постояннотокови двигатели: статора, ротора и комутатора. Устройството не използва постоянни магнити, тъй като магнитните полета на неподвижните и въртящите се компоненти се произвеждат само от токове, протичащи през техните намотки.
История на електродвигателя с постоянен ток
Първият електрически двигател с постоянен ток, способен да върти машини, е изобретен от английския учен Уилям Стърджън през 1832 г. След неговата работа, американският изобретател Томас Дейвънпорт построи електрически двигател с постоянен ток от комутатор, който патентова през 1837 г.
Тези двигатели са работили с 600 оборота в минута, благодарение на мощните машини и печатащата машина. Те обаче не са успели в търговската мрежа поради високата цена на първичната батерия, която съсипва Davenport. Освен това по това време нямаше система за разпределение на електроенергия, така че не се появи практически търговски пазар за тези двигатели.
След много повече или по-малко успешни опити с относително слаб ротационен и бутален апарат, германецът Мориц фон Якоби създава първия истински ротационен електродвигател през май 1834 г., който развива забележителна механична мощност. Четири години по-късно той усъвършенства творението си с двигател, достатъчно мощен, за да кара лодка с 14 души през широка река.
През 1855 г. Jedlik построява устройство с принципи, подобни на тези, използвани в неговите електромагнитни авто-ротори, което е в състояние да върши полезна работа. Същата година той построява модел на електрическо превозно средство.
Основен повратен момент настъпва през 1864 г., когато италианецът Антонио Пачиноти описва пръстеновата арматура (въпреки че първоначално тя е замислена в генератор на постоянен ток, т.е. динамо), която включва симетрично групирани намотки, затворени върху себе си и свързани с решетките на комутатор, чиито четки на практика подават ток без колебания.
Историята на електрическия двигател продължава с първите успешни в търговската мрежа двигатели с постоянен ток, последвали развитието на белгийския Зенобе Грам. Това преоткрива през 1871 г. дизайна на Pacinotti и приема някои решения от немския Вернер фон Сименс.
И това е, че голям напредък беше откриването на обратимостта на електрическата машина, обявено от Siemens през 1867 г. и наблюдавано от Pacinotti през 1869 г. Gramme случайно го демонстрира по повод 1873 г. Виенска универсална изложба, когато сте свързали две от тези постояннотокови устройства на разстояние до 2 км едно от друго, като използвате едното от тях като генератор, а другото като двигател.
Цилиндричният ротор е въведен от германеца Фридрих фон Хефнер-Алтенек за да замени пръстеновидната броня на Пачиноти през 1872 г., като по този начин подобри ефективността на машината. Ламинираният ротор е въведен през следващата година, успявайки да намали загубите на желязо и да увеличи индуцираните напрежения. През 1880 г. шведската Йонас Венстрьом осигуриха ротора с жлебове за настаняване на намотката, допълнително увеличавайки ефективността.
През 1886 г. американецът Франк Джулиан Спраг изобретил първия практически двигател с постоянен ток, безискрово устройство, което поддържа относително постоянна скорост при различни натоварвания. Други електрически изобретения на Sprague по това време значително подобриха електрическото разпределение на мрежата.
По този начин той получи силата от електрическите двигатели, за да се върне в мрежата, като я разпредели към автомобилите чрез въздушни кабели и автомобилни стълбове, създавайки системи за управление на електрическите операции.
Това позволи използването на електрически двигатели за изобретяване на първата електрическа тролейбусна система през 1887-88 г. в американския град Ричмънд, електрическия асансьор и система за управление през 1892 г. и електрическото метро с централно и независимо управлявани автомобили.
Последните са инсталирани за първи път през 1892 г. в Чикаго. Моторът Sprague и свързаните с него изобретения доведоха до взрив на интерес и употреба в електрически двигатели за промишлеността. Разработването на електрически двигатели с приемлива ефективност се забави в продължение на няколко десетилетия, тъй като не беше призната изключителната важност на въздушната междина между ротора и статора.
История на електродвигателя с променлив ток
През 1824 г. френският физик Франсоа Араго формулира съществуването на въртящи се магнитни полета. През 1879 г. американецът Уолтър бейли, Чрез ръчно включване и изключване на превключвателите той постигна първия примитивен асинхронен двигател.
През 1880-те много изобретатели се опитват да разработят двигатели с променлив ток, тъй като предимствата на променливия ток при предаването на високо напрежение на дълги разстояния са надвишени от невъзможността да работят двигатели с променлив ток.
Първият асинхронен двигател без превключвател на променлив ток е изобретен от италианеца Галилео Ферари през 1885 г. През 1888 г. Кралската академия на науките в Торино публикува своето изследване, детайлизиращо основите на работата на двигателя, като същевременно заключи, че "апаратът, базиран на този принцип, не може да има търговско значение като двигател".
Възможното индустриално развитие е замислено от сръбския Никола Тесла, който самостоятелно изобретява своя асинхронен двигател през 1887 г. и получава патент през май 1888 г. През същата година Тесла представя работата си Нова система от променливотокови двигатели и трансформатори към Американски институт по електроинженери.
В него той описва три вида патентовани четирифазни четириполюсни двигатели: един с четириполюсен ротор, който оформя не-стартиращ нежелателен двигател, друг с навит ротор, който образува самозадействащ се асинхронен двигател, и трето с истински двигател.синхронно с отделно възбудено захранване с постоянен ток за навиване на роторите. Ключова фигура в историята на електрическия мотор.
Въпреки това, един от патентите, които Тесла подава през 1887 г., също описва асинхронен двигател с къса намотка на ротора. Американецът Джордж Уестингхаус, Вече придобил правата върху Ferraris за $ 1000, той бързо купи патентите на Tesla за $ 60 000 и го нае да разработи двигателите си. Тесла обаче напуска през 1889г.
Асинхронният двигател с променлив ток с постоянна скорост не се счита за подходящ за пътни автомобили, но инженерите от Уестингхаус успешно го адаптират за задвижване на минна операция в Колорадо през 1891 г.
По този начин първият практически асинхронен двигател е постигнат през 1892 г. и линия от 60-херцови многофазни асинхронни двигатели е разработена през 1893 г., но тези ранни двигатели на Westinghouse са двуфазни двигатели с навити ротори. Американецът Бенджамин Ламе по-късно разработи ротор за навиване на ролка.
През 1889 г. руснакът Михаил Доливо-Доброволски изобретил трифазния асинхронен двигател от двата типа ротор с клетка и навит ротор със стартов реостат и трираменния трансформатор през 1890 г. След споразумение между AEG Y. Maschinenfabrik Oerlikon, до Чарлз Юджийн Ланселот Браун разработи по-големи модели: клетка за катерица с мощност 20 к.с. и ротор с мощност 100 к.с. със стартов реостат.
По този начин историята на електрическия двигател има първите трифазни асинхронни двигатели, подходящи за практическа работа. Подобни разработки на трифазни машини започват през 1889 г. благодарение на Wenström. В Международно електротехническо изложение във Франкфурт 1891 беше успешно въведена първата трифазна система на дълги разстояния.
Той имаше капацитет 15 kV и се простираше на 175 км от водопада Лауфен на река Некар. Заводът в Лауфен включваше алтернатор с мощност от 240 кВт 86 V 40 Hz и повишаващ трансформатор, докато на изложението понижаващ трансформатор захранваше трифазен асинхронен двигател от 100 к.с., който захранваше изкуствена каскада, представляваща източник на пренос на оригинална енергия.
Трифазната индукция сега се използва за по-голямата част от търговските приложения. Той обаче твърди, че двигателят на Тесла е непрактичен поради двуфазни пулсации, което го подтиква да упорства в своята трифазна работа.
През 1896г, General Electric и Уестингхаус сключи споразумение за кръстосано лицензиране за дизайна на ротора с навита на пръта, наречен по-късно ротор с катерица. Подобренията на асинхронния двигател, произтичащи от тези изобретения и иновации, бяха такива, че асинхронният двигател със 100 к.с. днес има същите монтажни размери като двигател от 1897 г.
Благодарение на електрическия мотор, всяка машина може да бъде оборудвана със собствен източник на енергия, който осигурява лесен контрол в точката на употреба и подобрява ефективността на предаването на мощност. Например, електрическите двигатели, прилагани в селското стопанство, премахват силата на човешки и животински мускули от задачи като обработка на зърно или изпомпване на вода. Домашното използване на електрически двигатели намалява тежкия труд в дома и дава възможност за по-високи стандарти за удобство, комфорт и безопасност.
Накратко, историята на електрическия мотор е вълнуваща. И това е, че електрическите двигатели направиха революция в индустрията, тъй като, както видяхме, индустриалните процеси вече не бяха ограничени от предаването на мощност чрез линейни шахти, ремъци, сгъстен въздух или хидравлично налягане.