Che tipo di potenza erano i primi motori impossibilitati ad utilizzare?
doc-5055
Nel 1824, il fisico francese François Arago formulò l' esistenza di campi magnetici rotanti, chiamati rotazioni di Arago, che, accendendo e spegnendo manualmente gli interruttori, Walter Baily dimostrò nel 1879 come il primo motore ad induzione primitiva. Nel 1880, molti inventori stavano cercando di sviluppare motori CA praticabili perché i vantaggi della CA nella trasmissione ad alta tensione a lunga distanza erano controbilanciati dall' incapacità di azionare motori CA. I primi motori asincroni a corrente alternata senza commutatore sono stati inventati in modo indipendente da Galileo Ferraris e Nikola Tesla, un modello di motore funzionante che è stato dimostrato dal primo nel 1885 e dal secondo nel 1887. Nel 1888, l' Accademia Reale delle Scienze di Torino pubblicò la ricerca di Ferraris sui fondamenti del funzionamento del motore, concludendo tuttavia che "l' apparecchio basato su tale principio non poteva avere alcuna importanza commerciale come motore". Nel 1888 Tesla presentò all' AIEE un nuovo sistema per motori e trasformatori a corrente alternata che descriveva tre tipi di motori bifase brevettati a quattro poli a quattro stati: uno con un rotore a quattro poli che formava un motore di riluttanza non autoavviante, l' altro con un rotore avvolto che formava un motore a induzione autoavviante e il terzo un vero motore sincrono con alimentazione CC eccitata separatamente all' avvolgimento del rotore. Uno dei brevetti Tesla depositati nel 1887, tuttavia, descriveva anche un motore ad induzione a rotore a corto avvolgimento. George Westinghouse immediatamente comprato Tesla prontamente i brevetti di Tesla, impiegato Tesla per svilupparli, e assegnato C. F. Scott per aiutare Tesla, Tesla lasciato per altre inseguimenti nel 1889. Il motore a induzione c. a. a velocità costante non è stato ritenuto adatto alle vetture stradali, ma gli ingegneri della Westinghouse lo hanno adattato con successo per alimentare un' attività mineraria a Telluride, in Colorado, nel 1891. Steadfast nella sua promozione dello sviluppo trifase, Mikhail Dolivo-Dobrovolsky inventato il motore a induzione trifase gabbia-rotore nel 1889 e il trasformatore a tre arti nel 1890. Questo tipo di motore viene ora utilizzato per la maggior parte delle applicazioni commerciali. Tuttavia, egli ha sostenuto che il motore di Tesla non era pratico a causa di pulsazioni bifase, che lo ha portato a persistere nel suo lavoro trifase. Sebbene Westinghouse raggiunse il suo primo motore ad induzione pratico nel 1892 e sviluppò una linea di motori ad induzione polifase 60 hertz nel 1893, questi primi motori Westinghouse erano motori bifase con rotori avvolti fino a quando B. G. Lamme sviluppò un rotore rotante a barra avvolgente.
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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-13504
I primi tentativi di utilizzare la corrente alternata monofase a frequenza standard sono stati fatti in Ungheria già nel 1923, dall' ungherese Kálmán Kandó sulla linea tra Budapest-Nyugati e Alag, utilizzando 16 kV a 50 Hz. Le locomotive portavano un convertitore di fase rotante quadripolare che alimentava un singolo motore di trazione del tipo ad induzione polifase da 600 a 1.100 V. Il numero di poli sul motore da 2.500 CV poteva essere cambiato utilizzando gli anelli di scorrimento per funzionare a una delle quattro velocità sincrone. I test furono un successo e, dal 1932 fino agli anni' 60, i treni sulla linea Budapest-Hegyeshalom (verso Vienna) usavano regolarmente lo stesso sistema. Pochi decenni dopo la seconda guerra mondiale, il 16 kV è stato cambiato in russo e poi francese 25 kV sistema.
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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-16772
Alcuni dispositivi USB richiedono una potenza maggiore di quella consentita dalle specifiche per una singola porta. Questo è comune per i dischi rigidi e ottici esterni e in generale per i dispositivi con motori o lampade. Tali dispositivi possono utilizzare un alimentatore esterno, consentito dallo standard, o utilizzare un cavo USB a doppio ingresso, di cui uno utilizzato per l' alimentazione e il trasferimento dei dati, l' altro esclusivamente per l' alimentazione, che rende il dispositivo un dispositivo USB non standard. Alcune porte USB e hub esterni possono, in pratica, fornire maggiore potenza ai dispositivi USB rispetto a quanto richiesto dalla specifica, ma un dispositivo conforme allo standard potrebbe non dipendere da questo.
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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-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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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-13500
I motori elettrici a commutazione CC, se dotati di poli laminati, diventano motori universali perché possono funzionare anche in corrente alternata; l' inversione di corrente sia nello statore che nel rotore non inverte il motore. Ma le frequenze di distribuzione corrente alternata ora standard di 50 e 60 Hz ha causato difficoltà con reattanza induttiva e perdite di correnti parassite. Molte ferrovie hanno scelto frequenze AC basse per superare questi problemi. Essi devono essere convertiti dalla potenza di rete da generatori di motori o inverter statici nelle sottostazioni di alimentazione o generati da potenze di trazione dedicate.
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doc-5066
In un WRIM, l' avvolgimento del rotore è costituito da molti giri di filo isolato ed è collegato ad anelli di scorrimento sull' albero motore. Nel circuito rotore è possibile collegare una resistenza esterna o altri dispositivi di controllo. Le resistenze consentono il controllo della velocità del motore, anche se una potenza significativa viene dissipata nella resistenza esterna. Un convertitore può essere alimentato dal circuito del rotore e restituisce la potenza di scorrimento che altrimenti andrebbe sprecata nel sistema di alimentazione attraverso un inverter o un generatore di motore separato.
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doc-5070
Un motore elettrico sincrono è un motore a corrente alternata caratterizzato da un rotore che gira con magneti passanti in bobine alla stessa velocità del motore a corrente alternata e dal conseguente campo magnetico che lo aziona. Un altro modo di dire questo è che ha zero slittamento in condizioni operative normali. Contrapporre questo contrasto con un motore a induzione, che deve scivolare per produrre coppia. Un tipo di motore sincrono è come un motore a induzione, tranne che il rotore è eccitato da un campo DC. Anelli scorrevoli e spazzole sono utilizzati per condurre la corrente al rotore. I poli del rotore si collegano l' uno all' altro e si muovono alla stessa velocità da qui il nome di motore sincrono. Un altro tipo di rotore, per coppie di carico ridotte, ha un rotore a gabbia di scoiattolo per creare poli discreti. Ancora un altro, come fatto da Hammond per i suoi orologi pre-guerra II, e nei vecchi organi Hammond, non ha rotori avvolgimenti e poli discreti. Non è autoavviante. L' orologio richiede un avviamento manuale con una piccola manopola sul retro, mentre i vecchi organi Hammond avevano un motore di avviamento ausiliario collegato da un interruttore a molla manuale.
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