Quanto energia utilizzano i motori elettrici negli Stati Uniti moderni?
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-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-13485
Le ferrovie elettriche utilizzano locomotive elettriche per trasportare passeggeri o merci in automobili separate o unità multiple elettriche, autovetture con motori propri. L' elettricità è generata tipicamente nelle grandi e relativamente efficienti stazioni di generazione, trasmessa alla rete ferroviaria e distribuita ai treni. Alcune ferrovie elettriche hanno proprie stazioni di generazione e linee di trasmissione dedicate, ma la maggior parte dell' energia acquistata da un' azienda elettrica. La ferrovia di solito fornisce le proprie linee di distribuzione, interruttori e trasformatori.
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doc-2893
Nella distribuzione di energia elettrica si utilizzano condensatori per la correzione del fattore di potenza. Questi condensatori sono spesso disponibili sotto forma di tre condensatori collegati come carichi trifase. Di solito, i valori di questi condensatori non sono dati in grandi distanze, ma piuttosto come potenza reattiva in ampolle di tensione (var). Lo scopo è quello di contrastare il carico induttivo da dispositivi come motori elettrici e linee di trasmissione per far apparire il carico più resistivo. I singoli carichi di motori o lampade possono avere condensatori per la correzione del fattore di potenza, o gruppi di condensatori più grandi (di solito con dispositivi di commutazione automatica) possono essere installati in un centro di carico all' interno di un edificio o in una grande sottostazione di servizio.
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doc-8348
Israele ha abbracciato l' energia solare; i suoi ingegneri sono all' avanguardia nella tecnologia dell' energia solare e le sue aziende lavorano su progetti in tutto il mondo. Oltre il 90% delle case israeliane utilizza l' energia solare per la produzione di acqua calda, la più alta al mondo. Secondo i dati del governo, il paese risparmia l' 8% del suo consumo di energia elettrica all' anno a causa del suo consumo di energia solare nel riscaldamento. L' elevata irradianza solare incidente annuale alla sua latitudine geografica crea le condizioni ideali per quella che è un' industria di ricerca e sviluppo di fama internazionale nel deserto del Negev. Israele disponeva di una moderna infrastruttura di auto elettriche che comprendeva una rete nazionale di stazioni di ricarica per facilitare la ricarica e lo scambio delle batterie dell' auto. Si pensava che questo avrebbe abbassato la dipendenza petrolifera di Israele e ridotto i costi del carburante di centinaia di automobilisti israeliani che utilizzano automobili alimentate solo da batterie elettriche. Il modello israeliano è stato studiato da diversi paesi e attuato in Danimarca e Australia. Tuttavia, l' azienda israeliana di auto elettriche all' avanguardia Better Place ha chiuso nel 2013.
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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-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-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-13499
Un vantaggio iniziale della corrente alternata è che le resistenze di dissipazione dell' energia utilizzate nelle locomotive CC per il controllo della velocità non erano necessarie in una locomotiva CA: più rubinetti sul trasformatore possono fornire una gamma di tensioni. Gli avvolgimenti separati del trasformatore a bassa tensione alimentano l' illuminazione e i motori che azionano le macchine ausiliarie. Più recentemente, lo sviluppo di semiconduttori ad altissima potenza ha fatto sì che il classico motore "universale" AC/DC sia stato in gran parte sostituito con il motore asincrono trifase alimentato da un variatore di frequenza, uno speciale inverter che varia sia in frequenza che in tensione per controllare la velocità del motore. Questi convertitori di frequenza possono funzionare in modo uniforme su corrente continua o alternata di qualsiasi frequenza e molte locomotive elettriche moderne sono progettate per gestire diverse tensioni di alimentazione e frequenze per semplificare il funzionamento transfrontaliero.
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doc-13725
La forza trainante dell' elettricità verde volontaria all' interno dell' UE sono i mercati liberalizzati dell' elettricità e la direttiva FER. Secondo la direttiva, gli Stati membri dell' UE devono garantire che l' origine dell' elettricità prodotta da fonti rinnovabili possa essere garantita e che venga quindi rilasciata una "garanzia di origine" (articolo 15). Le organizzazioni ambientaliste utilizzano il mercato volontario per creare nuove energie rinnovabili e migliorare la sostenibilità della produzione di energia elettrica esistente. Negli Stati Uniti lo strumento principale per monitorare e stimolare le azioni volontarie è il programma Green-e gestito dal Center for Resource Solutions. In Europa il principale strumento volontario utilizzato dalle ONG per promuovere la produzione sostenibile di elettricità è il marchio EKOenergy.
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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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