mótair leictreacha go luath
Turgnaimh leictreamaighnéadacha Faraday, 1821 Feistí leictreastatacha simplí a bhí sna chéad mhótair leictreacha, ar cuireadh síos orthu i dturgnaimh a rinne an manach Albanach Andrew Gordon agus an turgnamhoir Meiriceánach Benjamin Franklin sna 1740idí. D’aimsigh Henry Cavendish an prionsabal teoiriciúil taobh thiar de, dlí Coulomb, sa bhliain 1771, ach níl sé foilsithe fós. Thángthas ar an dlí go neamhspleách i 1785 ag Charles-Augustin de Coulomb, a d'fhoilsigh é agus tá aithne forleathan anois air agus a ainm. [4] De bharr na cille leictriceimiceach [5] a chum Alessandro Volta i 1799, bhíothas in ann sruth leanúnach a ghiniúint. Tar éis teacht ar an idirghníomhaíocht seo idir sruthanna agus réimsí maighnéadacha, ar a dtugtar an idirghníomhaíocht leictreamaighnéadach le Hans Christianrsted i 1820, rinneadh go leor dul chun cinn go luath. Níor thóg sé ach cúpla seachtain ar André-Marie Ampère an chéad fhoirmle d’idirghníomhaíocht leictreamaighnéadach a fhorbairt agus dlí fórsa Ampère a mholadh, a chuireann síos ar idirghníomhaíocht an tsrutha leictrigh agus an réimse mhaighnéadaigh. fórsa meicniúil. Sa bhliain 1821, léirigh Michael Faraday éifeachtaí gluaisne rothlacha den chéad uair. Tumadh sreang saorchrochta isteach i ndabhach mearcair áit ar cuireadh maighnéad buan (PM). Nuair a chuirtear sruth tríd an sreang, rothlaíonn an sreang timpeall an maighnéad, rud a léiríonn go gcruthaíonn an sruth réimse maighnéadach ciorclach daingean timpeall na sreinge. [7] De ghnáth léirítear mótair den sórt sin i dturgnaimh fhisiceacha, ag cur mearcair (tocsaineach) in ionad uisce salann. Ba feabhas luath é rothaí Barlow ar an léiriú Faraday sin, cé nach raibh siad seo agus mótair homopolar dá samhail oiriúnach le húsáid phraiticiúil go dtí deireadh an chéid.
"Leictreamaighnéadach Féin-Rotor" le Jedlik, 1827 (Músaem na nEalaíon Feidhmeach, Búdaipeist). Tá mótair stairiúla fós ag obair go maith inniu.
James Joule ag taispeáint mótar leictreach do Kelvin ag Músaem Hunterian i nGlaschú i 1842
Sa bhliain 1827, thosaigh an fisiceoir Ungáiris nyos Jedlik ag tástáil le cornaí leictreamaighnéadacha. Tar éis Jedlik an fhadhb theicniúil a bhaineann le rothlú leanúnach a réiteach le aireagán an cómhalartóra, d'iarr sé "féin-rótar leictreamaighnéadach" ar a ghléas luath. Cé nár úsáideadh iad ach amháin le haghaidh teagaisc, i 1828 léirigh Jedrick an chéad fheiste ina raibh na trí phríomhchuid de mhótar praiticiúil DC: an stator, an rótar agus an cómhalartán. Ní úsáideann an gléas maighnéid bhuana toisc nach ngintear réimsí maighnéadacha na gcomhpháirteanna seasta agus rothlach ach amháin ag an sruth a shreabhann trína gcuid foirceannadh.
Mótar DC
B'é an t-eolaí Briotanach William Sturgeon a chum an chéad mhótar cómhalartán DC a bhí in ann innealra a rothlú i 1832. Tar éis obair Sturgeon, thóg an t-aireagóir Meiriceánach Thomas Davenport mótar DC cómhalartán, a phaitinnigh sé i 1837. Ritheann an mótar ag 600 réabhlóid in aghaidh an nóiméid agus cumhachtaí an uirlis chumhachta agus an phreas priontála. Mar gheall ar ardchostas cadhnraí príomhúla, ní raibh rath tráchtála ar an mótar leictreach, agus chuaigh Davenport féimheach. Lean roinnt aireagóirí Sturgeon chun mótair DC a fhorbairt, ach chuaigh siad go léir isteach sa tsaincheist costais ceallraí céanna. Gan aon chóras dáileacháin cumhachta ar fáil ag an am, ní raibh aon mhargadh tráchtála iarbhír do na mótair seo.
Tar éis go leor iarrachtaí rathúla níos mó nó níos lú le feistí rothlacha agus cómhalartacha réasúnta lag, chruthaigh Moritz von Jacobi na Prúise an chéad mhótar leictreach rothlach fíor i mBealtaine 1834. Táirgeann sé aschur meicniúil neamhghnách. Shocraigh a ghluaisrothar taifead domhanda, rud a d'fheabhsaigh Jacobi ceithre bliana ina dhiaidh sin i Meán Fómhair 1838. Bhí a dhara mótar cumhachtach go leor chun 14-bád duine a thiomáint ar abhainn leathan. Chomh maith leis sin i 1839/40, d'éirigh le forbróirí eile mótair den chineál céanna a dhéanamh, agus feidhmíocht níos airde ag an am sin.
Sa bhliain 1855, thóg Jedlik gléas a bhí in ann obair úsáideach a dhéanamh ag baint úsáide as prionsabail cosúil leis na cinn a d'úsáid a sciathán leictreamaighnéadach. An bhliain chéanna sin, thóg sé múnla gluaisteán leictreach.
Tháinig casadh mór i 1864, nuair a chuir Antonio Pacinotti síos ar an armature toroidal den chéad uair (cé gur ceapadh i gineadóir DC é ar dtús (ie, gineadóir)). Tá cornaí grúpáilte go siméadrach ag an ngné seo atá dúnta dá chéile agus atá nasctha le barraí cómhalartáin a soláthraíonn a scuaba sruth nach bhfuil aon luaineacht orthu. Tháinig na chéad mhótair DC ar éirigh go tráchtála leo tar éis forbairt Zénobe Gramme, a d'athchruthaigh dearadh Pacinotti i 1871 agus a ghlac roinnt de réitigh Werner Siemens.
Eascraíonn na buntáistí don mhótar DC as inchúlaitheacht an mhótair, a d’fhógair Siemens i 1867 agus a d’aimsigh trí thuairimí Pacinotti a tháinig go 1869 nuair a chruthaigh Graham é trí thimpiste, ag Aonach Domhanda Vín 1873, nuair a chuir sé an dá cheann de tá na gléasanna DC seo laistigh de 2 km óna chéile, ag baint úsáide as ceann acu mar ghineadóir agus an ceann eile mar mhótar leictreach.
Thug Friedrich von Hefner-Alteneck ó Siemens agus Halske an rotor druma isteach i 1872 chun armature fáinne Pacinotti a athsholáthar, rud a mhéadaigh éifeachtúlacht an mheaisín. [6] Thug Siemens & Halske isteach rotors lannaithe an bhliain dár gcionn, rud a d'fhág go raibh caillteanais iarainn laghdaithe agus voltais ionduchtaithe níos airde. I 1880, chuir Jonas Wenstrm sliotáin ar fáil don rótar chun freastal ar na foirceannadh, rud a chuir feabhas ar an éifeachtúlacht.
Sa bhliain 1886, chruthaigh Frank Julian Sprague an chéad mhótar DC praiticiúil, gléas gan spréach a choinnigh luas réasúnta seasmhach faoi ualaí athraitheacha. Timpeall an ama seo, chuir aireagáin leictreacha eile Sprague feabhas mór ar fheidhmíocht dáileadh cumhachta na heangaí (obair a rinneadh roimh thionacht Thomas Edison), rud a ligeann do chumhacht ó mhótair leictreacha filleadh ar an ngreille, trí shreanga lastuas agus cuaillí tralaí cumhacht a thabhairt do na tralaithe agus an córas rialaithe le haghaidh oibriú leictreach. Mar thoradh air seo chruthaigh Sprague an chéad chóras tralaí leictrigh ag baint úsáide as mótair leictreacha i Richmond, Achadh an Iúir i 1887-88, ardaitheoir leictreach agus córas rialaithe i 1892, agus fobhealach leictreach le gluaisteáin neamhspleách rialaithe go lárnach. Suiteáladh an dara ceann i Chicago den chéad uair sa bhliain 1892 ag an South Side Elevated Railroad, áit a dtugtaí an "L" air. Spreag mótar leictreach Sprague agus na haireagáin a bhaineann leis spéis agus baineadh úsáid fhorleathan as i mótair leictreacha tionsclaíocha. Cuireadh moill ar fhorbairt mótair leictreacha le héifeachtacht inghlactha ar feadh na mblianta mar gheall ar mhainneachtain aitheantas a thabhairt do thábhacht ríthábhachtach an bhearna aeir idir an rotor agus an stator. Tá bearnaí aeir réasúnta beag ag dearaí éifeachtacha. Ar an gcúis chéanna, tá an carr St Louis, a úsáidtear le fada i seomraí ranga chun prionsabail na gluaiseachta a léiriú, thar a bheith mí-éifeachtach agus níl cuma carr nua-aimseartha air.
Tá mótair leictreacha tar éis an tionscal a réabhlóidiú. Níl próisis thionsclaíocha teoranta a thuilleadh ag tarchur cumhachta ag baint úsáide as seaftaí, criosanna, aer comhbhrúite nó hiodrálacha. Ina áit sin, is féidir gach meaisín a bheith feistithe lena fhoinse cumhachta féin, ar féidir é a rialú go héasca agus é in úsáid agus feabhas a chur ar éifeachtúlacht aistrithe cumhachta. Baineann mótair leictreacha a úsáidtear sa talmhaíocht cumhacht mhatán an duine agus an ainmhí ó thascanna mar láimhseáil grán nó uisce a phumpáil. Laghdaíonn úsáid mótair leictreacha sa bhaile saothair throm sa bhaile agus cuireann sé ar chumas caighdeáin níos airde áise, chompord agus sábháilteachta. Sa lá atá inniu ann, ídíonn mótair leictreacha níos mó ná leath den leictreachas a tháirgtear sna Stáit Aontaithe.
Mótar AC
I 1824, mhol an fisiceoir Francach Franois Arago go mbeadh réimse maighnéadach rothlach ann, ar a dtugtar an rothlú Arago, trí lasc a oscailt agus a dhúnadh de láimh, a léirigh Walter Baily i 1879 mar an chéad mhótar ionduchtaithe primitive. Le linn na 1880í, rinne go leor aireagóirí iarracht mótair AC inmharthana a fhorbairt [31], toisc go raibh na buntáistí a bhaineann le mótair AC i dtarchur ardvoltais thar achair fhada a fhritháireamh ag an neamhábaltacht a reáchtáil ar mhótair AC.
Sa bhliain 1885, chum Galileo Ferraris an chéad mhótar ionduchtaithe gan cómhalartán AC. D'fheabhsaigh Ferraris ar a chéad dearaí trí aonaid níos forbartha a tháirgeadh i 1886. I 1888, d'fhoilsigh Acadamh Ríoga na nEolaíochtaí i Torino staidéar mionsonraithe Ferraris ar an mbonn le haghaidh oibriú mótair leictreacha, ach tháinig sé i gcrích ag an am go raibh "feiste bunaithe ar ní féidir tábhacht tráchtála ar bith leis an bprionsabal seo mar mhótar leictreach."
Ba í Nikola Tesla a cheap an fhorbairt thionsclaíoch a d’fhéadfadh a bheith ann, a chum a mhótar ionduchtaithe féinchuimsitheach i 1887 agus a phaitinnigh é i mBealtaine 1888. An bhliain chéanna, chuir Tesla a pháipéar i láthair ar an AIEE de chóras nua do mhótair AC agus do chlaochladáin mar a thuairiscítear in. trí phaitinn de chineálacha mótair cuaille ceithre-stator dhá chéim: ceann amháin le rotor ceithre-cuaille a fhoirmíonn mótair drogall neamh-féin-tosaithe, agus an ceann eile le Is éard atá sa rotor créachta mótar ionduchtaithe féin-tosaithe, agus is é an tríú cineál mótar sioncrónach fíor, a sholáthraíonn cumhacht excitation DC faoi seach do na foirceannadh rotor. Mar sin féin, chuir paitinn a chomhdaigh Tesla i 1887 síos freisin ar mhótar ionduchtaithe rotor gearrchiorcaid. Fuair George Westinghouse na cearta ó Ferraris ($1,000) agus cheannaigh sé paitinní Tesla láithreach ($60,000, móide $2.50 in aghaidh an ghluaisteáin horsepower a díoladh go dtí gur íocadh 1897 in 2010),[32] d’fhostaigh Tesla chun an mótar leictreach a fhorbairt, agus choimisiúnaigh CF Scott chun cabhrú le Tesla; áfach, d'fhág Tesla áit eile i 1889. [Luanna iomarcacha] Fuarthas amach nach raibh an mótar ionduchtaithe AC luas tairiseach oiriúnach do charranna sráide,[31] ach d'éirigh le hinnealtóirí Westinghouse é a iarfheistiú chun oibriú mianadóireachta a chumhachtú in Telluride, Colorado i 1891. [ 53][54][55] Thuig Westinghouse a chéad mhótar ionduchtaithe praiticiúil i 1892 agus d'fhorbair sé teaghlach de mhótair ionduchtaithe polyphase 60 Hz i 1893, ach tógadh na mótair Westinghouse luath seo le mótair dhá chéim rotors créachta. Ina dhiaidh sin d'fhorbair BG Lamme an rotor créachta slat sníomh. [45]
Agus forbairt trí-chéim á gcur chun cinn go daingean, chum Mikhail Dolivo-Dobrovolsky an mótar ionduchtaithe trí phas i 1889, atá ina rótar iora agus cineál rótar créachta le varistor tosaigh, agus i 1890 chum an claochladán trí lámh. Idir AEG agus Maschinenfabrik Oerlikon, d’fhorbair Doliwo-Dobrowolski agus Charles Eugene Lancelot Brown samhlacha níos mó, cage iora 20 hp agus rótar créachta 100 hp le varistor tosaigh. Ba iad seo na chéad mhótair asincrónacha trí phas a bhí oiriúnach le haghaidh oibriú praiticiúil. Tá Winstrom ag forbairt meaisíní trí-chéim den chineál céanna ó 1889. Ag an Taispeántas Idirnáisiúnta Leictriteicniúil i Frankfurt i 1891, léiríodh go rathúil an chéad chóras trí phas fad-achair. Tá sé rátáil ag 15 kV agus síneann sé 175 km ó Laufen Falls ar an Neckar. Tá stáisiún cumhachta Lauffen comhdhéanta de alternator 240 kW 86 V 40 Hz agus claochladán céim suas, agus ag an taispeántas cumhachtaíonn claochladán céim-síos mótar ionduchtaithe 100 hp trí phas a chumhachtaíonn eas saorga, a ionadaíonn. aistriú an bhunchlaochladáin. foinse fuinnimh. ] Úsáidtear ionduchtú trí phas anois i bhformhór mór na n-iarratas tráchtála. Mar sin féin, d'éiligh sé go raibh mótair leictreacha Tesla neamhphraiticiúil mar gheall ar phulsanna dhá chéim, rud a spreag air cloí lena chuid oibre trí phas.
I 1891, thosaigh GE ag forbairt an mhótair asincrónach trí chéim [45] faoi 1896, shínigh GE agus Westinghouse comhaontú tras-cheadúnaithe chun an rotor barra-foirceannadh a dhearadh, ar a dtugtar an rotor cage níos déanaí. D'eascair feabhsuithe ar an mótar ionduchtúcháin as na haireagáin agus na nuálaíochtaí seo, ionas go mbeidh na toisí suiteáilte céanna ag an mótar ionduchtúcháin capaill agus a bhí ag an mótar 7.5-horsepower de 1897.
comhpháirteanna
Rótar mótair (ar chlé) agus stator (ar dheis)
Rotor[ cuir in eagar]
Príomh-alt: Rotor (leictreach)
I mótar leictreach, is é an chuid atá ag gluaiseacht an rotor, a rothlaíonn an seafta chun cumhacht meicniúil a tharchur. De ghnáth bíonn seoltóirí sa rótar a iompraíonn sruthanna a idirghníomhaíonn le réimse maighnéadach an statóra chun fórsa a rothlaíonn an seafta a chruthú. Mar mhalairt air sin, iompraíonn roinnt rotors maighnéid bhuana, agus coinníonn na statóirí na seoltóirí.
iompar
Tá an rotor tacaithe ag imthacaí a ligeann don rotor rothlú timpeall a ais. Tacaíonn an tithíocht mhótair leis na imthacaí ar a seal. Síneann an seafta mótair tríd an imthacaí chuig an taobh amuigh den mhótar, áit a gcuirtear an t-ualach i bhfeidhm. Toisc go gcuirtear fórsa an ualaigh i bhfeidhm lasmuigh den imthacaí is forimeallaí, cuirtear an t-ualach ar fionraí. [59]
statóir
Príomh-alt: Stator
Is é an statóir an chuid seasta de chiorcad leictreamaighnéadach an mhótair agus de ghnáth tá foirceannadh nó maighnéid buan ann. Is éard atá i gcroílár an stator ná go leor leatháin miotail tanaí ar a dtugtar laminations. Úsáidtear lannáin chun na caillteanais fuinnimh a bheadh ann dá n-úsáidfí croí soladach a laghdú.
bearna aer
Tugtar an bhearna aeir ar an achar idir an rotor agus an stator. Tá tionchar suntasach ag bearnaí aeir agus de ghnáth tá siad chomh beag agus is féidir, mar is féidir le bearnaí móra aeir tionchar diúltach láidir a bheith acu ar fheidhmíocht. Is é an príomhfhoinse fachtóir cumhachta íseal le haghaidh oibriú mótair. Méadaíonn an sruth excitation de réir mar a mhéadaíonn an bhearna aeir. Dá bhrí sin, ba cheart an bhearna aer a íoslaghdú. Chomh maith le torann agus caillteanais, is féidir le bearnaí beaga fadhbanna meicniúla a chur faoi deara freisin.
Rotar cuaille suntasach
Foirceannadh[ cuir in eagar]
Príomh-alt: Foirceannadh
Is éard is foirceannadh ann ná sreang a chuirtear i gcorna, a bhíonn fillte de ghnáth thart ar chroílár bog ferromagnetic lannaithe, chun cuaillí a fhoirmiú nuair a bhíonn siad fuinneamh.
Tagann mótair in dhá chumraíocht bhunúsacha cuaille réimse: suntasach agus neamhsholaiseach. I meaisín cuaille suaithinseach, cruthaítear réimse maighnéadach na gcuaillí trí fhoirceannadh a fhoirceannadh ar na cuaillí faoi bhun aghaidheanna an chuaille. I meaisíní cuaille neamhshuntasach nó dáilte réimse nó rotor ciorclach, déantar na foirceannadh a dháileadh i sliotáin aghaidh cuaille. [60] Tá cuid cornaithe de chuaille ag mótar cuaille scáthaithe a mhoillíonn céim réimse maighnéadach an chuaille sin.
Is éard atá i seoltóirí roinnt mótar leictreach miotail níos tiús, mar stiallacha miotail nó leatháin miotail, de ghnáth copar, nó alúmanam. De ghnáth bíonn siad seo á dtiomáint ag ionduchtú leictreamaighnéadach.
cómhalartán
Príomhalt: Cómhalartán (leictreach)
Mótar DC beag le haghaidh bréagán agus a chómhalartán
Is meicníocht é cómhalartán a úsáidtear chun ionchur an chuid is mó de mhótair DC agus roinnt mótar AC a athrú. Tá sé comhdhéanta de dheighleoga fáinne duillín inslithe óna chéile agus ón seafta. Soláthraítear sruth armature an mhótair trí scuaba seasta i dteagmháil leis an cómhalartán rothlach, rud is cúis leis an aisiompú reatha riachtanach agus de réir mar a rothlaíonn an rótar ó chuaille go cuaille Cumhacht an mhótair ar an mbealach is fearr is féidir. [61][62] In éagmais an aisiompaithe reatha seo, coscfaidh an mótar go stad. Tá mótair ionduchtaithe cómhalartaithe go seachtrach agus mótair maighnéad buan ag athsholáthar mótair cómhalartaithe leictrimheicniúla, i bhfianaise na teicneolaíochta feabhsaithe i réimsí na rialtóirí leictreonacha, rialú gan braiteoir, mótair ionduchtúcháin, agus mótair maighnéad buan.
Soláthar agus Rialú Mótair
Cumhacht mótair
Mar a luadh thuas, is gnách go soláthraíonn cómhalartaithe fáinne duillín mótair DC. Is féidir cómhalartán an mhótair AC a bhaint amach trí úsáid a bhaint as cómhalartán fáinne duillín nó cómhalartán seachtrach, agus is féidir é a bheith de chineál rialaithe luais sheasta nó de chineál rialaithe luas athraitheach, agus is féidir é a bheith ina chineál sioncrónach nó asincrónach freisin. Is féidir le mótair ilfheidhmeacha AC nó DC a rith.
rialú mótair
Trí an voltas DC a chuirtear i bhfeidhm ar na críochfoirt a choigeartú, is féidir le mótair DC a reáchtáil ag luasanna athraitheacha.
Déantar mótair AC, a ritheann ar luas seasta de ghnáth, a thiomáint go díreach ón ngreille nó trí thosaitheoir bog mótair.
Tá mótair AC a oibríonn ar luas athraitheach faoi thiomáint ag inverters cumhachta éagsúla, thiomáineann minicíochta athraitheach nó teicneolaíochtaí cómhalartán leictreonacha.
Is minic a bhaineann an téarma cómhalartán leictreonach le mótair DC gan scuab agus le hiarratais mótair drogall aistrithe.
