Znanje

Povijest razvoja istosmjernih motora

May 25, 2022 Ostavite poruku

Prvi komutatorski istosmjerni elektromotor sposoban za okretanje strojeva izumio je britanski znanstvenik William Sturgeon 1832. godine. Nakon Sturgeonovog rada, električni motor istosmjerne struje tipa komutatora izgradili su američki izumitelj Thomas Davenport i njegova supruga Emily Davenport, koji je patentirao 1837. godine. Motori su radili do 600 okretaja u minuti, a napajali su alatne strojeve i tiskarski stroj. Zbog visokih troškova primarne baterije, motori su bili komercijalno neuspješni i bankrotirali davenport. Nekoliko izumitelja slijedilo je Sturgeon u razvoju istosmjernih motora, ali svi su naišli na iste probleme s troškovima baterije. Budući da u to vrijeme nije bio dostupan sustav distribucije električne energije, za te motore nije se pojavilo praktično komercijalno tržište.

 

Nakon mnogih drugih više ili manje uspješnih pokušaja s relativno slabim rotirajućim i uzvraćajućim aparatom pruski/ruski Moritz von Jacobi stvorio je prvi pravi rotirajući elektromotor u svibnju 1834. godine. Razvio je izvanrednu mehaničku izlaznu snagu. Njegov motor postavio je svjetski rekord, koji je Jacobi poboljšao četiri godine kasnije u rujnu 1838. Njegov drugi motor bio je dovoljno snažan da vozi brod s 14 ljudi preko široke rijeke. Također su 1839/40. drugi programeri uspjeli izgraditi motore sa sličnim, a zatim i višim performansama.

 

Jedlik je 1855. godine izgradio uređaj koristeći slične principe kao i oni koji su se koristili u njegovim elektromagnetskim samo-rotorima koji su bili sposobni za koristan rad. Iste godine je napravio model električnog vozila.

Velika prekretnica dogodila se 1864. godine, kada je Antonio Pacinotti prvi put opisao armaturu prstena (iako je u početku zamišljena u istosmjernom generatoru, tj. To je sadržavalo simetrično grupirane zavojnice zatvorene na sebi i povezane s šipkama komutatora, čije su četke isporučivale praktički ne-fluktuirajuću struju. Prvi komercijalno uspješni istosmjerni motori pratili su razvoj događaja Zénobea Grammea koji je 1871. godine ponovno izumio Pacinottijev dizajn i usvojio neka rješenja Wernera Siemensa.

 

Korist od istosmjernih strojeva došla je od otkrića reverzibilnosti električnog stroja, koji je Siemens najavio 1867. godine, a Pacinotti primijetio 1869. godine. Gramme je to slučajno demonstrirao povodom Bečkog svjetskog sajma 1873. godine, kada je povezao dva takva istosmjerna uređaja do 2 km jedan od drugoga, koristeći jedan od njih kao generator, a drugi kao motor.

 

Bubnjarski rotor predstavio je Friedrich von Hefner-Alteneck iz Siemens & Halskea kako bi zamijenio Pacinottijevu prstenastu armaturu 1872. godine, čime je poboljšana učinkovitost stroja. Laminirani rotor uveli su Siemens & Halske sljedeće godine, postižući smanjene gubitke željeza i povećane inducirane napone. Jonas Wenström je 1880. godine rotoru osigurao utore za smještaj namota, dodatno povećavajući učinkovitost.

 

Godine 1886. Frank Julian Sprague izumio je prvi praktični istosmjerni motor, uređaj koji ne izaziva i koji je održavao relativno konstantnu brzinu pod promjenjivim opterećenjima. Ostali Sprague električni izumi otprilike u to vrijeme uvelike su poboljšali mrežnu distribuciju električne energije (prethodni radovi obavljeni dok je bio zaposlen kod Thomasa Edisona), omogućili povratak energije iz elektromotora u električnu mrežu, osigurali električnu distribuciju na kolica putem nadzemnih žica i trolejbusa i osigurali upravljačke sustave za električne operacije. To je omogućilo Spragueu da koristi elektromotore za izum prvog električnog trolejbusa 1887.-1888. u Richmondu u Virginiji, električnog dizala i upravljačkog sustava 1892. godine i električnu podzemnu željeznicu s automobilima sa središnjim upravljanjem na neovisno pogon. Potonji su prvi put instalirani 1892. godine u Chicagu od strane South Side Elevated Railroad, gdje je postao popularno poznat kao "L". Spragueov motor i srodni izumi doveli su do eksplozije interesa i upotrebe elektromotora za industriju. Razvoj elektromotora prihvatljive učinkovitosti kasnio je nekoliko desetljeća zbog neprepoznavanja iznimne važnosti zračnog razmaka između rotora i statora. Učinkoviti dizajni imaju relativno mali zračni jaz. Motor iz St. Louisa, koji se dugo koristio u učionicama za ilustraciju motoričkih načela, neučinkovit je iz istog razloga, kao i da se ne pojavljuje nimalo poput modernog motora.

 

Elektromotori su revolucionirali industriju. Industrijski procesi više nisu bili ograničeni prijenosom energije pomoću linijskih osovina, remena, komprimiranog zraka ili hidrauličkog tlaka. Umjesto toga, svaki stroj mogao bi biti opremljen vlastitim izvorom napajanja, pružajući jednostavnu kontrolu na mjestu uporabe i poboljšavajući učinkovitost prijenosa snage. Elektromotori koji se primjenjuju u poljoprivredi eliminirali su snagu ljudskih i životinjskih mišića iz zadataka kao što su rukovanje žitaricama ili crpljenje vode. Kućna uporaba (kao u perilicama rublja, perilicama posuđa, ventilatorima, klima uređajima i hladnjacima (zamjena ledenih kutija)) elektromotora smanjila je tešku radnu snagu u kući i omogućila više standarde praktičnosti, udobnosti i sigurnosti. Danas elektromotori troše više od polovice električne energije proizvedene u SAD-u.



Pošaljite upit