Quale inventore ha creato il primo motore CC utile?
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-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-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-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-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-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-5063
Un vantaggio del motore universale è che gli alimentatori CA possono essere utilizzati su motori con alcune caratteristiche più comuni nei motori CC, in particolare coppia di avviamento elevata e design molto compatto se si utilizzano velocità di marcia elevate. L' aspetto negativo è la manutenzione e i problemi di breve durata causati dal commutatore. Questi motori sono utilizzati in dispositivi quali miscelatori alimentari e elettroutensili che vengono utilizzati solo in modo intermittente e che spesso richiedono una coppia di avviamento elevata. Più rubinetti sulla bobina di campo forniscono un controllo (impreciso) della velocità a gradino. I miscelatori per uso domestico che pubblicizzano molte velocità spesso combinano una bobina di campo con diversi rubinetti e un diodo che può essere inserito in serie con il motore (facendo funzionare il motore su AC rettificato a mezza onda). I motori universali si prestano anche al controllo elettronico della velocità e sono quindi la scelta ideale per apparecchi come le lavatrici domestiche. Il motore può essere utilizzato per agitare il tamburo (sia in avanti che all' indietro) commutando l' avvolgimento del campo rispetto all' armatura.
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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-5074
Poiché il rotore è molto più leggero in peso (massa) rispetto ad un rotore convenzionale formato da avvolgimenti in rame su laminazioni d' acciaio, il rotore può accelerare molto più rapidamente, spesso raggiungendo una costante di tempo meccanico sotto un ms. Questo è particolarmente vero se gli avvolgimenti utilizzano l' alluminio piuttosto che il rame più pesante. Ma poiché non c' è massa metallica nel rotore che funga da dissipatore di calore, anche i piccoli motori coreless devono spesso essere raffreddati ad aria forzata. Il surriscaldamento potrebbe essere un problema per i modelli di motori CC senza nucleo centrale.
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doc-564
Durante una deposizione depositata per il processo del 1887, anche l' inventore italiano Antonio Meucci affermò di aver creato il primo modello di lavoro di un telefono in Italia nel 1834. Nel 1886, nel primo dei tre casi in cui è stato coinvolto, Meucci si pone come testimone nella speranza di stabilire la priorità della sua invenzione. Le prove di Meucci in questo caso è stato contestato a causa di una mancanza di prove materiali per le sue invenzioni come i suoi modelli di lavoro sono stati presumibilmente persi presso il laboratorio di American District Telegraph (ADT) di New York, che è stato successivamente incorporato come una controllata di Western Union nel 1901. Il lavoro di Meucci, come molti altri inventori dell' epoca, si basava su principi acustici precedenti e nonostante le prove di esperimenti precedenti, il caso finale che coinvolgeva Meucci fu infine abbandonato alla morte di Meucci. Tuttavia, grazie agli sforzi del membro del Congresso Vito Fossella, la Camera dei Rappresentanti degli Stati Uniti l' 11 giugno 2002 ha dichiarato che il "lavoro di Meucci nell' invenzione del telefono dovrebbe essere riconosciuto", anche se questo non ha posto fine ad una questione ancora controversa. N 17] Alcuni studiosi moderni non sono d' accordo con le affermazioni secondo cui il lavoro di Bell sul telefono era influenzato dalle invenzioni di Meucci.
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doc-14756
Nel 1897 Frank Shuman, inventore, ingegnere e pioniere dell' energia solare statunitense, costruì nel 1897 un piccolo motore solare dimostrativo che rifletteva l' energia solare in scatole quadrate riempite di etere, che ha un punto di ebollizione inferiore a quello dell' acqua, e che erano dotate internamente di tubi neri che a loro volta alimentavano un motore a vapore. Nel 1908 Shuman fondò la Sun Power Company con l' intento di costruire grandi centrali solari. Egli, insieme al suo consulente tecnico A. S. E. Ackermann e il fisico britannico Sir Charles Vernon Boys, hanno sviluppato un sistema migliorato che utilizza specchi per riflettere l' energia solare sulle scatole dei collettori, aumentando la capacità di riscaldamento fino al punto che ora l' acqua potrebbe essere usata al posto dell' etere.
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