Perché i motori PM in miniatura utilizzano magneti ad alta energia?
doc-5061
Per ridurre al minimo il peso e le dimensioni complessive, i motori PM in miniatura possono utilizzare magneti ad alta energia realizzati con neodimio o altri elementi strategici; la maggior parte di essi sono in lega ferro-neodimio. Con la loro maggiore densità di flusso, le macchine elettriche con PM ad alta energia sono almeno competitive con tutte le macchine elettriche sincrone e ad induzione ad alimentazione singola, progettate in modo ottimale. I motori miniaturizzati assomigliano alla struttura dell' illustrazione, tranne che hanno almeno tre poli del rotore (per garantire l' avviamento, indipendentemente dalla posizione del rotore) e il loro alloggiamento esterno è costituito da un tubo d' acciaio che collega magneticamente gli esterni dei magneti curvi.
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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-5060
Un motore PM non ha un avvolgimento di campo sul telaio dello statore, ma si affida al PMs per fornire il campo magnetico su cui il campo rotore interagisce per produrre la coppia. Gli avvolgimenti compensatori in serie con l' armatura possono essere utilizzati su motori di grandi dimensioni per migliorare la commutazione sotto carico. Poiché questo campo è fisso, non può essere regolato per il controllo della velocità. I campi PM (statori) sono convenienti nei motori in miniatura per eliminare il consumo energetico dell' avvolgimento di campo. La maggior parte dei motori in corrente continua più grandi sono del tipo "dinamo", che hanno avvolgimenti dello statore. Storicamente, i PM non potevano essere fatti per mantenere un flusso elevato se fossero smontati; gli avvolgimenti sul campo erano più pratici per ottenere la quantità di flusso necessaria. Tuttavia, le PM di grandi dimensioni sono costose, oltre che pericolose e difficili da assemblare; questo favorisce i campi ferita per le macchine di grandi dimensioni.
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doc-5073
Nulla nel principio di uno qualsiasi dei motori sopra descritti richiede che le porzioni di ferro (acciaio) del rotore girino effettivamente. Se il materiale magnetico morbido del rotore viene prodotto sotto forma di cilindro, la coppia (tranne per effetto dell' isteresi) viene esercitata solo sugli avvolgimenti degli elettromagneti. Approfitta di questo fatto è il motore DC senza nucleo centrale o senza ferro, una forma specializzata di un motore PM DC. Ottimizzati per l' accelerazione rapida, questi motori hanno un rotore costruito senza nucleo in ferro. Il rotore può assumere la forma di un cilindro pieno di avvolgimento o di una struttura autoportante che comprende solo il filo magnetico e il materiale di collegamento. Il rotore può essere inserito all' interno dei magneti dello statore; un cilindro fisso magneticamente morbido all' interno del rotore fornisce un percorso di ritorno per il flusso magnetico dello statore. Una seconda disposizione ha il cestello di avvolgimento del rotore che circonda i magneti dello statore. In questo design, il rotore si inserisce all' interno di un cilindro magneticamente morbido che può fungere da alloggiamento per il motore, e fornisce anche un percorso di ritorno per il flusso.
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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-13507
In Unione Sovietica, negli anni' 70, è stato fatto un confronto tra i sistemi elettrificati a 3 kV DC e 25 kV AC (50 Hz). I risultati hanno mostrato che le perdite percentuali nei fili aerei (catenari e di contatto) sono oltre 3 volte maggiori per 3 kV DC che per 25 kV AC. Ma quando le perdite di conversione sono state tutte prese in considerazione e aggiunte alle perdite di filo aereo (compresa l' energia della ventola di raffreddamento) il 25 kV AC ha perso una percentuale di energia un po' più alta che per 3 kV DC. Così, nonostante le perdite molto più elevate nella catenaria, il 3 kV DC è stato un po' più efficiente sul piano energetico rispetto a quello CA nel fornire energia dalla rete di alimentazione USSR ai terminali dei motori di trazione (tutti DC in quel momento). Mentre entrambi i sistemi utilizzano l' energia per convertire la corrente alternata ad alta tensione dalla rete elettrica dell' URSS in corrente continua a tensione inferiore, le conversioni per il sistema DC hanno avuto luogo (a maggiore efficienza) nella sottostazione ferroviaria, mentre la maggior parte della conversione per il sistema AC ha avuto luogo all' interno della locomotiva (a minore efficienza). Si consideri anche che ci vuole energia per spostare costantemente questo hardware di conversione mobile sulle rotaie, mentre la ferramenta fissa nella sottostazione ferroviaria non sopporta questo costo energetico. Per maggiori dettagli vedi: Wiki: Unione Sovietica DC vs. AC.
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doc-5064
Mentre gli SCIM non possono ruotare un albero più velocemente di quanto consentito dalla frequenza della linea di alimentazione, i motori universali possono funzionare a velocità molto più elevate. Questo li rende utili per apparecchi come frullatori, aspirapolvere e asciugacapelli dove sono desiderabili alta velocità e leggerezza. Sono comunemente utilizzati anche in utensili elettrici portatili, come trapani, levigatrici, seghe circolari e seghe a mascelle, dove le caratteristiche del motore funzionano bene. Molti motori aspirapolvere e trimmer per erbacce superano i 10.000 giri al minuto, mentre molti macinini simili in miniatura superano i 30.000 giri al minuto.
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doc-5056
Un commutatore è un meccanismo utilizzato per commutare l' ingresso della maggior parte delle macchine CC e di alcune macchine CA costituite da segmenti ad anello di scorrimento isolati l' uno dall' altro e dall' albero del motore elettrico. La corrente d' armatura del motore viene fornita attraverso le spazzole stazionarie a contatto con il commutatore girevole, che provoca l' inversione di corrente richiesta e fornisce alla macchina la potenza ottimale man mano che il rotore ruota da un polo all' altro. In assenza di tale inversione di corrente, il motore si arresterebbe. Alla luce dei notevoli progressi compiuti negli ultimi decenni grazie al miglioramento delle tecnologie nel campo dei controllori elettronici, del controllo sensorless, del motore a induzione e dei campi motori a magneti permanenti, i motori a commutazione elettromeccanica sono sempre più spesso sostituiti da motori a induzione e a magneti permanenti a commutazione esterna.
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doc-3779
Nonostante la concorrenza di altri materiali, il rame rimane il conduttore elettrico preferito in quasi tutte le categorie di cavi elettrici, con la principale eccezione della trasmissione elettrica aerea, dove l' alluminio è spesso preferito. Il filo di rame è utilizzato nella produzione di energia, trasmissione di potenza, distribuzione di energia, telecomunicazioni, circuiti elettronici e innumerevoli tipi di apparecchiature elettriche. Il cablaggio elettrico è il mercato più importante per l' industria del rame. Ciò include cavi per edifici, cavi per le comunicazioni, cavi per la distribuzione di energia, cavi per elettrodomestici, cavi e cavi per automobili e magneti. Circa la metà di tutto il rame estratto in miniera viene utilizzato per la produzione di fili elettrici e conduttori di cavi. Molti dispositivi elettrici si basano sul cablaggio in rame a causa della sua moltitudine di proprietà benefiche intrinseche, come l' alta conducibilità elettrica, resistenza alla trazione, duttilità, resistenza allo scorrimento (deformazione), resistenza alla corrosione, bassa espansione termica, alta conducibilità termica, saldabilità e facilità di installazione.
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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-6255
L' attività di GE (General Electric) Energy nel settore delle energie rinnovabili si è notevolmente ampliata, per tenere il passo con la crescente domanda statunitense e mondiale di energia pulita. Da quando è entrata nell' industria delle energie rinnovabili nel 2002, GE ha investito oltre 850 milioni di dollari nella commercializzazione delle energie rinnovabili. Nell' agosto 2008 ha acquisito Kelman Ltd, una società nordirlandese specializzata in tecnologie avanzate di monitoraggio e diagnostica per trasformatori utilizzati nella produzione di energia rinnovabile, e ha annunciato un' espansione della sua attività in Irlanda del Nord nel maggio 2010. Nel 2009, le iniziative di GE sulle energie rinnovabili, che comprendono l' energia solare, l' energia eolica e i motori a gas GE Jenbacher che utilizzano gas rinnovabili e non rinnovabili a base di metano, impiegano oltre 4.900 persone in tutto il mondo e hanno creato oltre 10.000 posti di lavoro. 2002.
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