Qual è il rating più alto di un motore elettrico?
doc-5047
Trovati in applicazioni diverse come ventilatori industriali, soffianti e pompe, macchine utensili, elettrodomestici, utensili elettrici e azionamenti a disco, i motori elettrici possono essere alimentati da fonti di corrente continua (DC), come batterie, veicoli a motore o raddrizzatori, o da fonti di corrente alternata (AC), come dalla rete elettrica, inverter o generatori. Piccoli motori possono essere trovati in orologi elettrici. Motori generici con dimensioni e caratteristiche altamente standardizzate forniscono una potenza meccanica conveniente per uso industriale. I motori elettrici più grandi sono utilizzati per la propulsione navale, la compressione delle tubazioni e lo stoccaggio pompato con potenze nominali fino a 100 megawatt. I motori elettrici possono essere classificati in base al tipo di fonte di energia elettrica, alla costruzione interna, all' applicazione, al tipo di uscita del movimento e così via.
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doc-5053
Nel 1886 Frank Julian Sprague inventò il primo pratico motore DC, un motore senza scintille che mantenne una velocità relativamente costante sotto carichi variabili. Altre invenzioni elettriche di Sprague in questo periodo hanno notevolmente migliorato la distribuzione elettrica di rete (prima del lavoro svolto durante l' attività lavorativa presso Thomas Edison), hanno permesso di riportare alla rete elettrica la potenza dei motori elettrici, di provvedere alla distribuzione elettrica ai carrelli tramite fili aerei e il palo del carrello e di fornire sistemi di controllo per le operazioni elettriche. Questo ha permesso a Sprague di utilizzare motori elettrici per inventare il primo sistema di carrelli elettrici nel 1887-88 a Richmond VA, l' ascensore elettrico e sistema di controllo nel 1892, e la metropolitana elettrica con auto elettriche a controllo centralizzato alimentato in modo indipendente, che sono stati installati per la prima volta nel 1892 a Chicago dalla South Side Elevated Railway, dove divenne popolarmente conosciuta come la "L". Il motore di Sprague e le relative invenzioni portarono ad un' esplosione di interesse e di utilizzo nei motori elettrici per l' industria, mentre quasi contemporaneamente un altro grande inventore stava sviluppando il suo principale concorrente, che sarebbe diventato molto più diffuso. Lo sviluppo di motori elettrici di efficienza accettabile è stato ritardato per diversi decenni a causa del mancato riconoscimento dell' estrema importanza di un traferro relativamente piccolo tra rotore e statore. Esecuzioni efficienti hanno un traferro d' aria relativamente piccolo. a] Il motore St. Louis, da tempo utilizzato nelle aule per illustrare i principi del motore, è estremamente inefficiente per lo stesso motivo, oltre a non apparire come un motore moderno.
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doc-5054
Applicazione di motori elettrici rivoluzionato industria. I processi industriali non erano più limitati dalla trasmissione di potenza con alberi di linea, cinghie, aria compressa o pressione idraulica. Al contrario, ogni macchina potrebbe essere dotata di un proprio motore elettrico, che ne facilita il controllo nel punto di utilizzo e migliora l' efficienza della trasmissione di potenza. Motori elettrici applicati in agricoltura ha eliminato il potere muscolare umano e animale da tali compiti come la manipolazione di grano o pompaggio di acqua. L' uso domestico dei motori elettrici ha ridotto il lavoro pesante in casa e reso possibili standard più elevati di comodità, comfort e sicurezza. Oggi, i motori elettrici rappresentano più della metà del consumo di energia elettrica negli Stati Uniti.
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doc-3786
La maggiore conducibilità del rame rispetto ad altri metalli aumenta l' efficienza energetica elettrica dei motori. Ciò è importante perché i motori e i sistemi motorizzati rappresentano il 43%-46% del consumo globale di elettricità e il 69% di tutta l' elettricità utilizzata dall' industria. Aumentando la massa e la sezione del rame in una bobina aumenta l' efficienza energetica elettrica del motore. I rotori dei motori in rame, una nuova tecnologia progettata per le applicazioni dei motori in cui il risparmio energetico è un obiettivo primario della progettazione, consentono ai motori asincroni generici di soddisfare e superare gli standard di efficienza premium della National Electrical Manufacturers Association (NEMA).
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doc-5083
Un motore elettrostatico si basa sull' attrazione e la repulsione della carica elettrica. Di solito, i motori elettrostatici sono il doppio dei tradizionali motori a bobina. In genere richiedono un' alimentazione ad alta tensione, anche se i motori molto piccoli impiegano tensioni inferiori. I motori elettrici convenzionali utilizzano invece l' attrazione magnetica e la repulsione e richiedono alte correnti a bassa tensione. Nel 1750, i primi motori elettrostatici furono sviluppati da Benjamin Franklin e Andrew Gordon. Oggi il motore elettrostatico trova frequente impiego nei sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS) dove le loro tensioni di azionamento sono inferiori a 100 volt, e dove le piastre in movimento e cariche sono molto più facili da fabbricare rispetto alle bobine e ai nuclei in ferro. Inoltre, il macchinario molecolare che gestisce le cellule viventi è spesso basato su motori elettrostatici lineari e rotativi.
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doc-5051
Il primo motore elettrico CC commutatore in grado di girare macchine fu inventato dallo scienziato britannico William Sturgeon nel 1832. Dopo il lavoro di Sturgeon, un motore elettrico a corrente continua di tipo commutatore, realizzato con l' intenzione di un uso commerciale, fu costruito dall' inventore americano Thomas Davenport, che brevettò nel 1837. I motori funzionavano fino a 600 giri al minuto, le macchine utensili motorizzate e una macchina da stampa. A causa dell' elevato costo di alimentazione della batteria primaria, i motori non hanno avuto successo commerciale e Davenport è fallito. Diversi inventori seguirono Sturgeon nello sviluppo di motori a corrente continua, ma tutti incontrarono gli stessi problemi di alimentazione della batteria. All' epoca non era stata sviluppata alcuna distribuzione di elettricità. Come il motore Sturgeon, non esisteva un mercato commerciale pratico per questi motori.
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doc-13510
L' elettricità della stazione centrale può spesso essere generata con maggiore efficienza rispetto a un motore/generatore mobile. Mentre l' efficienza della produzione di centrali elettriche e della produzione di locomotive diesel è all' incirca la stessa nel regime nominale, i motori diesel diminuiscono l' efficienza nei regimi non nominali a bassa potenza, mentre se una centrale elettrica ha bisogno di produrre meno energia elettrica chiuderà i suoi generatori meno efficienti, aumentando così l' efficienza. Il treno elettrico può risparmiare energia (rispetto al diesel) grazie alla frenatura rigenerativa e non dovendo consumare energia al minimo come fanno le locomotive diesel quando si fermano o a terra. Tuttavia, il materiale rotabile elettrico può far funzionare soffianti frigorifere quando è fermo o in sosta, consumando così energia.
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doc-5092
Storicamente, i motori a corrente alternata sono stati utilizzati per le macchine elevatrici a singola o doppia velocità a causa dei costi e delle applicazioni a basso consumo in cui la velocità dell' automobile e il comfort dei passeggeri erano meno problematici, ma per la velocità più elevata, ascensori di capacità maggiore, la necessità di controllo della velocità infinitamente variabile sulla macchina di trazione diventa un problema. Pertanto, le macchine in corrente continua alimentate da un generatore a motore AC/DC sono state la soluzione preferita. Il set MG ha inoltre alimentato in genere anche il controller relè dell' ascensore, che ha il vantaggio di isolare elettricamente gli ascensori dal resto dell' impianto elettrico di un edificio, eliminando così i picchi di potenza transitori nell' alimentazione elettrica dell' edificio causati dai motori di avviamento e arresto (causando l' illuminazione per dimmerare ogni volta che gli ascensori sono utilizzati per esempio), così come le interferenze ad altre apparecchiature elettriche causate dall' arco dei contattori relè nel sistema di controllo.
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doc-5048
Forse i primi motori elettrici furono semplici dispositivi elettrostatici creati dal monaco scozzese Andrew Gordon nel 1740. Il principio teorico alla base della produzione della forza meccanica mediante l' interazione di una corrente elettrica con un campo magnetico, la legge della forza di Ampère, è stato scoperto in seguito da André-Marie Ampère nel 1820. La conversione dell' energia elettrica in energia meccanica con mezzi elettromagnetici è stata dimostrata dallo scienziato britannico Michael Faraday nel 1821. Un filo sospeso è stato immerso in un pool di mercurio, sul quale è stato collocato un magnete permanente (PM). Quando una corrente è passata attraverso il filo, il filo ruotava intorno al magnete, mostrando che la corrente ha dato origine ad un vicino campo magnetico circolare intorno al filo. Questo motore è spesso dimostrato in esperimenti fisici, sostituendo la salamoia con il mercurio tossico. Anche se la ruota di Barlow era una delle prime raffinatezze di questa dimostrazione di Faraday, questi motori omopolari simili dovevano rimanere inadatti all' applicazione pratica fino alla fine del secolo.
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doc-13506
I moderni sistemi di elettrificazione prendono l' energia CA da una rete elettrica che viene fornita a una locomotiva e convertita in una tensione CC per essere utilizzata dai motori di trazione. Questi motori possono essere motori in corrente continua che utilizzano direttamente la corrente continua oppure possono essere motori trifase in corrente alternata che richiedono un' ulteriore conversione della corrente continua in corrente alternata trifase (utilizzando l' elettronica di potenza). In questo modo entrambi i sistemi si trovano di fronte allo stesso compito: convertire e trasportare AC ad alta tensione dalla rete elettrica alla corrente continua a bassa tensione nella locomotiva. Dove deve avvenire questa conversione e a quale tensione e corrente (AC o DC) deve avvenire il flusso di energia alla locomotiva? E come tutto ciò è correlato all' efficienza energetica? Sia la trasmissione che la conversione dell' energia elettrica comportano perdite: perdite ohmiche nei fili e nell' elettronica di potenza, perdite di campo magnetico nei trasformatori e nei reattori di lisciatura (induttori). La conversione di potenza per un sistema CC avviene principalmente in una sottostazione ferroviaria dove è possibile utilizzare hardware di grandi dimensioni, pesanti e più efficienti rispetto a un sistema CA in cui la conversione avviene a bordo della locomotiva dove lo spazio è limitato e le perdite sono significativamente più elevate. Inoltre, l' energia utilizzata per soffiare aria per raffreddare i trasformatori, l' elettronica di potenza (compresi i raddrizzatori) e altro hardware di conversione deve essere preso in considerazione.
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doc-5058
Molte delle limitazioni del classico motore commutatore DC sono dovute alla necessità di premere le spazzole contro il commutatore. Questo crea attrito. Le scintille sono create dalle spazzole che creano e rompono i circuiti attraverso le bobine del rotore quando le spazzole attraversano gli spazi di isolamento tra le sezioni del commutatore. A seconda del tipo di commutatore, questo può includere le spazzole che cortocircuitano sezioni adiacenti - e quindi le estremità delle bobine - momentaneamente mentre si attraversano le fessure. Inoltre, l' induttanza delle bobine del rotore causa l' aumento della tensione in ciascuna di esse quando il suo circuito è aperto, aumentando la scintilla delle spazzole. Questa scintilla limita la velocità massima della macchina, in quanto una scintilla troppo rapida può surriscaldare, erodere o addirittura sciogliere il commutatore. La densità di corrente per unità di superficie delle spazzole, in combinazione con la loro resistività, limita la potenza del motore. La produzione e la rottura del contatto elettrico genera anche rumore elettrico; la scintilla genera RFI. Le spazzole eventualmente si usurano e devono essere sostituite e il commutatore stesso è soggetto ad usura e manutenzione (su grandi motori) o sostituzione (su piccoli motori). Il gruppo del commutatore su un motore di grandi dimensioni è un elemento costoso, che richiede l' assemblaggio di precisione di molte parti. Sui piccoli motori, il commutatore è di solito permanentemente integrato nel rotore, quindi la sua sostituzione richiede di solito la sostituzione dell' intero rotore.
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