Site Loader

Содержание

История создания первого электродвигателя — Экологические автомобили Экологические автомобили

Из истории электромобиля мы знаем, что первый электродвигатель появился раньше двигателя внутреннего сгорания. Как это было… Работы Андре-Мари Ампера, объединившие два разобщенных ранее явления — магнетизм и электричество, вдохновили другого гениального ученого — Майкла Фарадея. Открытия Ампера, Эрстеда и Араго побудили английского физика заняться вопросом о превращении магнитной и электрической энергии в механическую. В 1821 году поставленная задача была решена с помощью специального прибора, в котором было продемонстрировано явление непрерывного электромагнитного вращения.

После удачного эксперимента Фарадей поставил себе новую задачу о превращении магнетизма в электричество. Явление, составляющее основу современной электроэнергетики, было открыто английским ученым лишь через десять лет. Оно было названо электромагнитной индукцией. Спустя 3 года русский физик Эмилий Ленц, обобщив проделанные Фарадеем опыты, сформулировал новый фундаментальный закон, дававший возможность безошибочно определить направление индуцированного тока.

Так называемый принцип обратимости был доказан Ленцем не только теоретически, но и экспериментально: катушка, при ее вращении между полюсами магнита, генерировала электрический ток, обратная реакция заключалась в том, что катушка начинала вращаться, если в нее посылали ток. Исследование английского физика и опыты русского академика сыграли решающую роль в истории электродвигателя и развитии всего электромашиностроения в целом.

Первые попытки создания электродвигателя

Разработки теоретических предпосылок моментально дали толчок для создания первых электродвигателей и генераторов электрического тока. В 1824 году английский физик и математик Питер Барлоу с помощью прибора наглядно продемонстрировал возможность превращения электрической энергии в механическую. Колесо Барлоу представляло собой два горизонтально расположенных П-образных постоянных магнита, под которыми на одной оси размещены два медных зубчатых колеса. Когда через колеса проходил ток, они начинали вращаться в одном направлении.

При этом ученый заметил, что смена полярности контактов и полюсов магнитов изменяла и направлении вращения колес. По сути, Барлоу изобрел первый униполярный электродвигатель. Его опыт дал пищу для размышления другим изобретателям, и уже в 1831 году была представлена еще одна модель электродвигателя. На этот раз Д. Генри сделал попытку использовать для получения качательного движения отталкивание одноименных и притяжения разноименных магнитных полюсов.

Первый электродвигатель с возможностью практического применения

Модели, созданные Барлоу и Генри, представляли собой электрические устройства с качательными или возвратно-поступательными движениями малой удельной мощности, посему не имели практического применения, а о серийном производстве электромобилей даже и речи не могло быть. Первый электродвигатель с непосредственным вращением рабочего вала был создан в 1834 году физиком и академиком Борисом Якоби. Но стоит отметить, что впервые идею о создании более современного электродвигателя с вращательным движением высказал английский ученый В.

Риччи еще в 1833 году. Был ли знаком Якоби с работой Риччи, неизвестно.

Двигатель Якоби состоял из двух групп электромагнитов. Попеременное изменение полярностей подвижных электромагнитов происходило путем специального коммутатора. Принцип этого устройства используется в некоторых современных электродвигателях. Мощность двигателя составляла всего 15 Вт, при частоте вращения ротора 80-120 об/мин.

В 1837 году Якоби обратился к Министру народного просвещения графу С. Уварову с предложением о практическом применении своего электродвигателя. О предложении русского академика было доложено Николаю I. Император дал добро на создание «Комиссии для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу Якоби».

Первый электродвигатель был далеко не совершенным и, конечно же, очень слабым. Так считал и сам академик, поэтому все средства выделенные комиссии были потрачены на усовершенствование электрической схемы. В 1838 году по Неве шел катер с 12 пассажирами, среди которых были физик Ленц, адмирал Крузенштерн и сам Якоби.

Шлюпка крайне удивила гуляющих в тот день по набережной — никто из ее пассажиров не греб веслами.

Заменил гребцов электродвигатель мощностью 0.6 кВт, питаемый от 320 гальванических элементов. Испытания прошли весьма удачно, и сенсационная новость о первом практическом применении электродвигателя разлетелась по всему миру.

Видео: создание простейшего электродвигателя

Кто первый изобрел электродвигатель


История создания первого электродвигателя

Из истории электромобиля мы знаем, что первый электродвигатель появился раньше двигателя внутреннего сгорания. Как это было… Работы Андре-Мари Ампера, объединившие два разобщенных ранее явления — магнетизм и электричество, вдохновили другого гениального ученого — Майкла Фарадея.

Открытия Ампера, Эрстеда и Араго побудили английского физика заняться вопросом о превращении магнитной и электрической энергии в механическую. В 1821 году поставленная задача была решена с помощью специального прибора, в котором было продемонстрировано явление непрерывного электромагнитного вращения. После удачного эксперимента Фарадей поставил себе новую задачу о превращении магнетизма в электричество. Явление, составляющее основу современной электроэнергетики, было открыто английским ученым лишь через десять лет. Оно было названо электромагнитной индукцией. Спустя 3 года русский физик Эмилий Ленц, обобщив проделанные Фарадеем опыты, сформулировал новый фундаментальный закон, дававший возможность безошибочно определить направление индуцированного тока.

Так называемый принцип обратимости был доказан Ленцем не только теоретически, но и экспериментально: катушка, при ее вращении между полюсами магнита, генерировала электрический ток, обратная реакция заключалась в том, что катушка начинала вращаться, если в нее посылали ток.

Исследование английского физика и опыты русского академика сыграли решающую роль в истории электродвигателя и развитии всего электромашиностроения в целом.

Первые попытки создания электродвигателя

Разработки теоретических предпосылок моментально дали толчок для создания первых электродвигателей и генераторов электрического тока. В 1824 году английский физик и математик Питер Барлоу с помощью прибора наглядно продемонстрировал возможность превращения электрической энергии в механическую. Колесо Барлоу представляло собой два горизонтально расположенных П-образных постоянных магнита, под которыми на одной оси размещены два медных зубчатых колеса. Когда через колеса проходил ток, они начинали вращаться в одном направлении.

При этом ученый заметил, что смена полярности контактов и полюсов магнитов изменяла и направлении вращения колес. По сути, Барлоу изобрел первый униполярный электродвигатель. Его опыт дал пищу для размышления другим изобретателям, и уже в 1831 году была представлена еще одна модель электродвигателя. На этот раз Д. Генри сделал попытку использовать для получения качательного движения отталкивание одноименных и притяжения разноименных магнитных полюсов.

Первый электродвигатель с возможностью практического применения

Модели, созданные Барлоу и Генри, представляли собой электрические устройства с качательными или возвратно-поступательными движениями малой удельной мощности, посему не имели практического применения, а о серийном производстве электромобилей даже и речи не могло быть. Первый электродвигатель с непосредственным вращением рабочего вала был создан в 1834 году физиком и академиком Борисом Якоби. Но стоит отметить, что впервые идею о создании более современного электродвигателя с вращательным движением высказал английский ученый В. Риччи еще в 1833 году. Был ли знаком Якоби с работой Риччи, неизвестно.

Двигатель Якоби состоял из двух групп электромагнитов. Попеременное изменение полярностей подвижных электромагнитов происходило путем специального коммутатора.

Принцип этого устройства используется в некоторых современных электродвигателях. Мощность двигателя составляла всего 15 Вт, при частоте вращения ротора 80-120 об/мин.

В 1837 году Якоби обратился к Министру народного просвещения графу С. Уварову с предложением о практическом применении своего электродвигателя. О предложении русского академика было доложено Николаю I. Император дал добро на создание «Комиссии для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу Якоби».

Первый электродвигатель был далеко не совершенным и, конечно же, очень слабым. Так считал и сам академик, поэтому все средства выделенные комиссии были потрачены на усовершенствование электрической схемы. В 1838 году по Неве шел катер с 12 пассажирами, среди которых были физик Ленц, адмирал Крузенштерн и сам Якоби. Шлюпка крайне удивила гуляющих в тот день по набережной — никто из ее пассажиров не греб веслами.

Заменил гребцов электродвигатель мощностью 0. 6 кВт, питаемый от 320 гальванических элементов. Испытания прошли весьма удачно, и сенсационная новость о первом практическом применении электродвигателя разлетелась по всему миру.

Видео: создание простейшего электродвигателя

Система Стоп-Старт

Пробка — головная боль любого мегаполиса. Плюс ко всему — это источник загрязнения окружающей среды и дырка в кармане автолюбителя….

подробнее

Электродвигатель

Давайте подвесим между полюсами неподвижного магнита проволочную петлю, через которую пропустим электрический ток. Мы увидим, что петля начнет отклоняться в сторону, чтобы выйти из магнитного поля. Именно это явление положено в основу всех электродвигателей. Главными частями электродвигателя являются: ротор и статор. Статор является неподвижной частью электродвигателя, служит магнитопроводом, в котором образуется магнитное поле. Подвижной вращающейся частью электродвигателя является ротор, на нем помещены витки провода, по которому пропускают электрический ток. Двигатели, работающие от сети постоянного тока, являются двигателями постоянного тока. Двигатели, работающие от источника переменного тока, называются двигателями переменного тока. В результате проведенных экспериментов выдающийся английский физик Майкл Фарадей доказал, что при перемещении проводника в магнитном поле, можно создавать электрический ток индукционным методом. Так, в 1831 году было открыто явление электромагнитной индукции. Сразу же ученые и изобретатели нескольких стран взялись за разработку электродвигателя, пригодного для практики.

Первыми были созданы электродвигатели постоянного тока, так как источники постоянного тока (батарея и гальванические элементы) были изобретены раньше. В 1834 году русским ученым Б. С. Якоби был создан первый электродвигатель, который состоял из двух частей — неподвижной и вращающейся. Благодаря изобретению был открыт принцип непрерывного вращательного движения. Мощность электродвигателя равнялась 15 Вт, источником тока были гальванические батареи. Однако практического применения электродвигатель не имел. В 1838 году Б. С. Якоби создал первый электродвигатель постоянного тока пригодный для практических целей. Мощность была увеличена за счет соединенных на одной плоскости 40 двигателей. Двигатель использовали для привода гребного вала лодки. 13 сентября 1838 года двигатель был установлен на лодке, в которой находилось 12 пассажиров. Испытания прошли весьма успешно. За 7 часов лодка проделала путь в 7 км со скоростью 2 км/ч. В сентябре 1839 года на катер с 14 пассажирами был установлен двигатель усовершенствованной конструкции, большей мощности, скорость которого составляла 4 км/ч. Двигатель Якоби стал самым надежным и мощным из всех конструкций, созданных на тот момент. К 70-м годам XIX столетия электродвигатель был полностью усовершенствован и сохранился в таком виде до наших дней.

Со временем в электродвигателях стали использовать электромагниты вместо постоянных магнитов, что позволило существенно увеличить мощность. Принцип работы электродвигателя постоянного тока заключается в следующем: к обмотке электромагнита подводят электрический ток, в результате между его полюсами возникает магнитное поле. Виток провода размещен на роторе. Когда к витку провода через коллектор подводится электрический ток, он начинает вращаться вместе с ротором. Особенностью таких электродвигателей является возможность регулировать частоту вращения ротора. Микроэлектродвигатели используют в электробритвах, системах автоматического регулирования, кофемолках и других приборах быта. Мощные электродвигатели используют для привода подъемных кранов, прокатных станков, на электрофицированном транспорте.

В 1889 году замечательный русский инженер-электротехник М. О. Доливо-Добровольский создал систему трехфазного тока и создал первый трехфазный двигатель переменного тока. Основными частями двигателя переменного тока также являются ротор и статор. В отличие от двигателей постоянного тока они не имеют коллектора, ток на обмотки ротора поступает через контактные кольца. В некоторых двигателях отсутствуют выводы на обмотках для подключения к току, а замкнуты между собой. Внешне ротор был похож на колесо в беличьей клетке и получил название беличьего колеса. Конструкция такого ротора дала возможность уменьшить магнитное и электрическое сопротивление и повысить эффективность работы, без принципиальных изменений она сохранилась до сегодняшних дней. Двигатели переменного тока существуют синхронные и асинхронные. У синхронного двигателя частота вращения магнитного поля, производимая обмотками статора, синхронна с частотой вращения ротора. В асинхронных двигателях частота вращения ротора отстает от частоты вращения магнитного поля статора. Наиболее просты и надежны асинхронные двигатели. Они получили широкое распространение.

Электродвигатель. История создания.

Величайшим техническим достижением конца XIX века стало изобретение промышленного электродвигателя. Этот компактный, экономичный, удобный мотор вскоре сделался одним из важнейших элементов производства, вытеснив другие виды двигателей отовсюду, куда только можно было доставить электрический ток. Электрические двигатели появились еще во второй четверти XIX столетия, но прошло несколько десятилетий, прежде чем создались благоприятные условия для их повсеместного внедрения в производство.

Один из первых совершенных электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году русский электротехник Якоби. Этот двигатель имел две группы П-образных электромагнитов, из которых одна группа располагалась на неподвижной раме. Их полюсные наконечники были устроены асимметрично — удлинены в одну сторону. Вал двигателя представлял собой два параллельных латунных диска, соединенных четырьмя электромагнитами, поставленными на равном расстоянии один от другого. При вращении вала подвижные электромагниты проходили против полюсов неподвижных. У последних полярности шли попеременно: то положительная, то отрицательная. К электромагнитам вращающегося диска отходили проводники, укрепленные на валу машины. На вал двигателя был насажен коммутатор, который менял направление тока в движущихся электромагнитах в течение каждой четверти оборота вала. Обмотки всех электромагнитов неподвижной рамы были соединены последовательно и обтекались током батареи в одном направлении. Обмотки электромагнитов вращающегося диска были также соединены последовательно, но направление тока в них изменялось восемь раз за один оборот вала. Следовательно, полярность этих электромагнитов также менялась восемь раз за один оборот вала, и эти электромагниты поочередно притягивались и отталкивались электромагнитами неподвижной рамы.

Двигатель Якоби для своего времени был самым совершенным электротехническим устройством. В том же 1834 году подробное сообщение о принципах его работы было представлено Парижской Академии наук.

В 1838 году Якоби усовершенствовал свой электромотор и, установив его на гребном боте, с десятью спутниками совершил небольшое плавание по Неве со скоростью 4,5 км/ч. Источником тока ему служила мощная батарея гальванических элементов.

До тех пор, пока не был изобретен и внедрен в производство совершенный электрический генератор, электродвигатели не могли найти широкого применения, так как питать их от батареи было слишком дорого и невыгодно. Кроме того, в силу разных причин двигатели постоянного тока получили лишь ограниченное применение. Гораздо более важную роль играют в производстве электромоторы, работающие на переменном токе, к рассмотрению которых мы теперь переходим.

Для переменного тока необходима особая конструкция двигателя. Изобретатели не сразу смогли найти ее. Прежде всего была разработана модель так называемого синхронного двигателя переменного тока. Один из первых таких двигателей построил в 1841 году Чарльз Уитстон.

Его система обладала большими недостатками: кроме того, что синхронный двигатель требовал для своего запуска дополнительный разгонный двигатель, он имел и другой изъян — при перегрузке синхронность его хода нарушалась, магниты начинали тормозить вращение вала, и двигатель останавливался. Поэтому синхронные двигатели не получили широкого распространения. Подлинная революция в электротехнике произошла только после изобретения асинхронного двигателя. Подобное устройство в 1879 году изобрел Бейли.

 В 1888 г. итальянский физик Феррарис и югославский изобретатель Тесла (работавший в США) открыли явление вращающегося электромагнитного поля.

Изобретение Теслы знаменовало собой начало новой эры в электротехнике и вызвало к себе живейший интерес во всем мире. Уже в июне 1888 году фирма «Вестингауз Электрик Компани» купила у него за миллион долларов все патенты на двухфазную систему и предложила организовать на своих заводах выпуск асинхронных двигателей.

Вскоре индукционный двигатель Теслы был значительно переработан и усовершенствован русским электротехником Доливо-Добровольским. Первым важным новшеством, которое внес Доливо-Добровольский в асинхронный двигатель, было создание ротора с обмоткой «в виде беличьей клетки». Во всех ранних моделях асинхронных двигателей роторы были очень неудачными, и поэтому КПД этих моторов был ниже, чем у других типов электрических двигателей. Большое значение играл здесь материал, из которого изготавливался ротор, поскольку тот должен был удовлетворять сразу двум условиям: иметь малое электрическое сопротивление и иметь хорошую магнитную проницаемость. С точки зрения уменьшения электрического сопротивления лучшим конструктивным решением мог бы стать ротор в виде медного цилиндра. Но медь плохой проводник для магнитного потока статора и, КПД такого двигателя был очень низким. Если медный цилиндр заменяли стальным, то магнитный поток резко возрастал, но, поскольку электрическая проводимость стали меньше, чем меди, КПД опять был невысоким.

Доливо-Добровольский нашел выход из этого противоречия: он выполнил ротор в виде стального цилиндра, а в просверленные по периферии последнего каналы стал закладывать медные стержни. На лобовых частях ротора эти стержни электрически соединялись друг с другом. Решение Доливо-Добровольского оказалось наилучшим. После того как он получил в 1889 году патент на свой ротор, его устройство принципиально не менялось вплоть до настоящего времени.

Вслед за тем Доливо-Добровольский стал думать над конструкцией статора — неподвижной части двигателя. Доливо-Добровольский видел перед собой две задачи: повысить КПД двигателя и добиться большей равномерности его работы.

Свой первый трехфазный асинхронный двигатель Доливо-Добровольский построил зимой 1889 года. В качестве статора в нем был использован кольцевой якорь машины постоянного тока с 24-мя полузакрытыми пазами.

Учитывая ошибки Теслы, Доливо-Добровольский рассредоточил обмотки в пазах по всей окружности статора, что делало более благоприятным распределение магнитного поля. Ротор был цилиндрическим с обмотками «в виде беличьей клетки». Воздушный зазор между ротором и статором составлял всего 1 мм, что по тем временам было смелым решением, так как обычно зазор делали больше. Стержни «беличьей клетки» не имели никакой изоляции. В качестве источника трехфазного тока был использован стандартный генератор постоянного тока, перестроенный в трехфазный генератор так, как это было описано выше.

Впечатление, произведенное первым запуском двигателя на руководство АЭГ, было огромным. Для многих стало очевидно, что долгий тернистый путь создания промышленного электродвигателя наконец пройден до конца. По своим техническим показателям двигатели Доливо-Добровольского превосходили все существовавшие тогда электромоторы — обладая очень высоким КПД, они безотказно работали в любых режимах, были надежны и просты в обращении. Поэтому они сразу получили широкое распространение по всему миру. С этого времени началось быстрое внедрение электродвигателей во все сферы производства и повсеместная электрификация промышленности.

История появления электродвигателя — Двигатели автомобилей

В 21-ом веке электродвигатели имеют особое место в нашей жизни. Они находятся почти во всех технических агрегатах, которые мы видим каждый день, будь то пылесос, стиральная машина, система вентиляции. Это безусловно очень важное достижения прогресса, которое появилось в середине 19-го века, и было предвестником индустриальной эры.

Электродвигатель был создан в 1834 году Борисом Якоби, русским пионером электротехники, и после некоторых усовершенствований в 1838 году был установлен на лодке, которая могла с его помощью перемещаться по реке со скоростью около 4 км\ч. Но несмотря на это изобретение, электродвигатели не могли найти массового применения, до того момента, пока не был создан электрический генератор, поскольку осуществлять их питание от батареи было крайне неудобно. Первый двигатель переменного тока был сконструирован и создан Чарльзом Уитстоном в 1841 году. Началом применения переменного тока для электродвигателей принято считать 1889 год, когда инженер Доливо- Добровольский сконструировал первый трехфазный асинхронный двигатель. Первая линия трехфазного переменного тока была создана в 1891 году.  Результаты использования этой линии доказали физическую возможность применения трехфазного тока, для передачи больших объемов электроэнергии с высокими показателями КПД. К началу 20-го века появились прототипы основных электромашин.

Именно с того времени началось быстрое развитие электрификации промышленных предприятий и транспорта. Одновременно с этим появляются первые турбогенераторы. Это дает толчок к увеличению мощности генераторов. Для сравнения в 1900 году пиковая мощность генератора составляла 5кВт, а в 1920 году эта величина составляла 60 тысяч кВт. Создание водного охлаждения позволило создать турбогенераторы мощностью около 550 тысяч кВт.

На данный момент электродвигатели имеют следующие характеристики. Максимальная мощность. Она как принято в физике измеряется в Ваттах. Этот параметр зависит от конструкции, материала изготовления,  и технологии создания. Несколько двигателей имеющие одинаковую массу и размер могут иметь различную мощность исключительно из-за технологии производства. Как правило, именно этот параметр задает ценовую категорию для двигателя. Далее рассматривают номинальное напряжение и ток, а так же сопротивление обмотки, как вы знаете, эти параметры неизменно влияют друг на друга. При более низком сопротивлении, возрастает максимальное значение ампер. Третьей характеристикой являются номинальные обороты в минуту. Конструкция современного двигателя направлена на получение более высоких оборотов, или же наивысшего момента на валу. Следовательно, двигатель с большим диаметром имеет увеличенный высокий момент и уменьшенные обороты.

Большинство двигателей формируют два магнитных поля, переменное и неподвижное, при этом неподвижное производят постоянные магниты, в то время как переменное создается обмоткой. Неподвижное поле работает по базовым определениям механики, магнит имеет два полюса, северный и как положено южный, противоположные полюса имеют притяжение, одинаковые притягиваются и вследствие этого создается сила взаимодействия. Но для того, чтоб двигатель начал свое вращение требуется менять эти направления. Соответственно, в реальности вращение происходит из-за изменения этих параметров, полюс притягивается, полюс отталкивается. Таков основной принцип действия электродвигателя.

Кто создал электродвигатель — MicroArticles

С давних времён человек пытался облегчить свой труд. Для этого он придумывал различные приспособления, механизмы, машины.

Наибольший вклад в развитие человечества внесло изобретение машин: водяных мельниц, парового двигателя, двигателя внутреннего сгорания, дизеля. Но все они имели серьёзные недостатки. Например, привязанность водяных мельниц к водным потокам, что затрудняло их повсеместное применение. Паровой двигатель имел низкий коэффициент полезного действия, при этом занимал много места и требовал для работы большое количество ресурсов. Двигатель внутреннего сгорания отличается вредными выхлопами отработанных газов.

Величайшим техническим достижением человечества стало изобретение электродвигателя. Этот компактный, экономичный, удобный мотор вскоре сделался одним из важнейших элементов производства, вытеснив другие виды двигателей отовсюду, куда только можно было доставить электрический ток.

Один из первых совершенных электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году русский электротехник Якоби. Двигатель для своего времени был самым совершенным электротехническим устройством.

В 1838 году Якоби усовершенствовал свой электромотор и, установив его на гребном боте, с десятью спутниками совершил небольшое плавание по Неве со скоростью 4,5 км/ч. Источником тока ему служила мощная батарея гальванических элементов. Им же была опубликована работа под названием «О применении электромагнетизма для приведения в движение машин».

Но до тех пор, пока не был изобретен и внедрен в производство совершенный электрический генератор, электродвигатели не могли найти широкого применения, так как питать их от батареи было слишком дорого и невыгодно. Кроме того, в силу разных причин двигатели постоянного тока получили лишь ограниченное применение.

Гораздо более важную роль играют в производстве электромоторы, работающие на переменном токе, но в данной работе они рассматриваться не будут.

Проанализировав материал по данному вопросу, оценив свои возможности, мы решили изготовить для кабинета физики действующую модель электродвигателя постоянного тока.

Устройство и принцип действия электродвигателя постоянного тока.

В мощных электродвигателях, устанавливаемых, например, в троллейбусах, трамваях или электропоездах, магнитное поле создается электромагнитами. Их обмотки служат для возбуждения индукционных токов в якоре, поэтому они называются обмотками возбуждения.

При использовании электродвигателей постоянного тока часто бывает необходимо изменить направление вращения якоря или его реверсирование . Достигается это изменением направления тока в якоре при сохранении магнитного поля статора. Схема реверсирования микроэлектродвигателя типа МДП-1 с помощью двухполюсного переключателя

Если же направление токов меняется одновременно в обмотках якоря и статора, то направление вращения сохраняется неизменным. По этой причине электродвигатели постоянного тока могут также использоваться в цепях переменного тока.

Примером могут служить электродвигатели электробритв, кофемолок, швейных машин и других бытовых устройств, работающих от электросети, в которых напряжение 220 В меняется с частотой 50 Гц.

Пуск и регулировка частоты вращения промышленных двигателей постоянного тока осуществляются с помощью переменных резисторов — реостатов, включаемых в цепь обмотки возбуждения по специальным схемам.

Наиболее важные характеристики электродвигателей — их мощность, коэффициент полезного действия и частота вращения якоря. Различают полную мощность, потребляемую электродвигателем, и полезную, или отдаваемую, мощность , которая всегда меньше первой из-за потерь на нагревание проводов обмоток, создания вихревых токов, трения в подшипниках и других причин. Потребляемая мощность рассчитывается как произведение напряжения на силу тока в цепи электродвигателя.

Умножением ее на коэффициент полезного действия получают значение полезной мощности.

Коэффициент полезного действия электрических машин может достигать очень большого значения — 90—93% . Для сравнения укажем, что КПД двигателей внутреннего сгорания автомобилей не превышает 30%.

Мощность, потребляемая электродвигателем, зависит от его нагрузки. На холостом ходу она наименьшая и при номинальной нагрузке принимает расчетное значение. Соответственно меняется и частота вращения ротора. Эту зависимость можно наблюдать во время работы электродрели. Так, на холостом ходу частота вращения велика, а потребляемая мощность мала — диск электросчетчика вращается медленно. Во время сверления твердых материалов, особенно бетона, скорость оборотов ротора падает, а потребляемая мощность растет, о чем можно судить по возросшим оборотам диска, а также по нагреванию корпуса электродрели за счет больших токов в обмотках якоря и статора.

История создания электродвигателя – от первых экспериментов до реального применения | Энергофиксик

Электродвигатели настолько плотно вошли в нашу жизнь, что мы даже не представляем себе жизни без них. А вы знаете, как создавался прототип современного электродвигателя? Нет, а интересно узнать? Тогда в этой статье я вам вкратце расскажу эту увлекательную историю.

Первые эксперименты с электромагнитными устройствами

Я хочу начать свой рассказ немного издалека и расскажу тезисно о самых первых исследовательских работах с электромагнитными устройствами.

И начну с экспериментов итальянского ученого А. Вольта, который сконструировал первейший в мире химический источник тока более 200 лет тому назад, а именно в 1800 году.

Вольтов столб

Вольтов столб

Спустя двадцать лет уже датский физик Эрстед открывает уникальное свойство: оказывается протекающий ток способен отклонять в плоскости магнитную стрелку.

А уже в 1821 году М. Фарадей, британский прославленный ученый и экспериментатор, представил широкой публике свой трактат «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма». В своем труде физик подробно описал, каким образом заставить магнитную стрелку безостановочно крутиться возле фиксированного магнитного полюса.

Выполненная ученым установка позволяла создать безостановочное трансформирование электрической энергии в механическую. Общепринято именно эту конструкцию считать самым первым электродвигателем в современной человеческой истории.

1822 год француз Андре Мари Ампер открывает магнитный эффект соленоида и была сформулирована идея полной эквивалентности катушки с протекающим током и постоянного магнита. Так же для усиления магнитного эффекта было впервые предложено поместить в центр катушки металлический сердечник.

В этом же году П. Барлоу изобретает униполярный электродвигатель – колесо Барлоу.

1825 год. Ж. Араго демонстрирует общественности опыт, в ходе которого медный диск приводил в движение магнитную стрелку, которая подвешивалась над ним (диском).

В том же году У. Стерджен конструирует первый электромагнит.

В знаменательный 1831 год сразу два великих физика М. Фарадей и Д. Генри, независимо друг от друга открывают такое явление как электромагнитная индукция. Вот только Фарадей первым опубликовывает свои исследования этого явления.

Проявление электромагнитной индукции

Проявление электромагнитной индукции

1832 год. Француз И. Пикси создает первый генератор переменного тока следующей конструкции: напротив двух катушек с металлическим сердечником располагался свободно вращающийся магнит подковообразного вида. После добавления к данной конструкции коммутатора установка стала вырабатывать пульсирующий постоянный ток.

В 1833 году общественность увидела электродвигатель на постоянном токе и продемонстрировал эту конструкцию У. Стреджен. И его конструкция считается первой, применимой на практике.

Все тот же год, Э. Х. Ленц публикует свой труд, в котором доказывает взаимозаменяемость электрического двигателя и генератора (закон взаимности магнитоэлектрических явлений).

И вот только теперь мы добрались до первых реальных электрических двигателей

Май 1934 года

Борис Семенович Якоби разрабатывает первый в мире электродвигатель у которого вращается рабочий вал – все существующие двигатели до этого имели якорь с возвратно поступательным или качательным движением.

Созданный двигатель Якоби имел мощность в 15 Вт и имел частоту вращения вала в диапазоне от 80 до 120 оборотов за 60 секунд.

1939 год

Якоби впервые катает 14 пассажиров по Неве. При этом лодка приводилась в движение электромотором мощностью в 1 лошадиную силу и запитанным от 69 элементов Грове. Это эпохальное событие, которое считается первым реальным применением электродвигателя.

1856 год

Вернер фон Сименс (основатель одноименной фирмы) изобретает первый электрический генератор с двойным Т-образным якорем. Именно он первый придумал расположить обмотки в специальных пазах.

1871-1873 годы

Бельгиец Зеноб Теофил Грамм путем доработки устраняет главный минус электромашин с Т-образным ротором (сильная пульсация вырабатываемого тока и перегрев). Он предлагает использовать конструкцию генератора с самовозбуждением и кольцевым якорем.

1885 год

Г. Феррарис, а затем в 1887 году Н. Тесла независимо друг от друга (по крайней мере так считается) создают двухфазный асинхронный двигатель, вот только Феррарис отказывается от дальнейшего улучшения созданного прототипа, так как считает его малоэффективным. А Тесла патентует свое изобретение и как показала история ошибочно считает двухфазную систему перспективной в будущем.

1889 – 1891

Михаил Осипович Доливо – Добровольский ознакомившись с трудами Феррариса изобретает ротор в виде «Беличьей клетки». Дальнейшие работы позволяют создать трехфазную систему переменных токов и трехфазного асинхронного двигателя, конструкция которого на данный момент мало чем изменилась с момента изобретения.

Вот такой витиеватый и очень интересный путь привел к созданию современного мира энергетики. Если вам понравилась статья, тогда оцените ее и если вы хотите узнать о различных этапах по подробнее, то напишите об этом в комментариях. Спасибо за уделенное внимание!

Российская академия ракетных и артиллерийских наук — Памятные даты : Якоби Борис Семенович – великий физик-изобретатель России (к 220-летию со дня рождения)

В истории русской и мировой электротехники академик Борис Семенович Якоби занимает видное место. Он хорошо известен как изобретатель гальванопластики, конструктор первого электродвигателя, пионер в области электромагнитной телеграфии. Меньше Якоби знают как одного из первых организаторов международной метрической службы и еще меньше, как инициативного работника в области электротехнических измерений.

Борис (Мориц Герман фон) Якоби родился в Потсдаме (Пруссия) 9(21) сентября 1801 года в состоятельной семье. Его отец Симон Якоби (1772–1832) работал личным банкиром короля Пруссии Фридриха Вильгельма III; мать – Рахель Леман (1774–1848) являлась домохозяйкой и занималась воспитанием его младших братьев Карла и Эдуарда и сестры Терезы.

Вследствие ограничений для евреев в Германии занимать определенные должности Якоби принял протестантство, одну из трех христианских конфессий, наряду с православием и католичеством. В крещении Мориц Герман стал Борисом, а впоследствии, живя в России, начал именоваться Борисом Семеновичем, поскольку его отца звали Симон.

Благодаря высокому достатку мальчик получил хорошее образование – сначала домашнее обучение, затем частная школа. По окончании последней он по желанию родителей в 19 лет поступил в Берлинский университет на строительный факультет. Однако проучился там недолго и вскоре перевелся в Геттингенский университет, который окончил в 1829 году с отличием и дипломом архитектора.

Затем работал инженером на строительстве дорог и мостов в Шёнеберге (ныне район Берлина), с 1833 года – инспектором гавани Пиллау (Балтийск), также занимался отдельными инженерно-экономическими исследованиями. Успешные работы в этой области выдвинули Якоби в подающего надежды инженера-ученого. В 1834 году он переехал в Кёнигсберг (Калининград), где в университете занимался преподавательской деятельностью его брат, Карл Якоби, будущий выдающийся немецкий математик. Здесь Якоби успешно испытал созданную им модель электродвигателя или «магнитного аппарата», как он его называл, с вращательным валом мощностью около 10 л.с. и опубликовал первые научные работы по электротехнике. За эту работу Кёнигсбергский университет присудил Якоби степень доктора философии.

Копия первого электродвигателя Якоби в Политехническом музее (г. Москва)

До этого существовали электротехнические устройства с возвратно-поступательным или качательным движением якоря. В настоящее время подобный вид электродвигателей преимущественно используется в тепловозах, электровозах, теплоходах, карьерных самосвалах, стартерах автомобилей, тракторов, и т. п. В последующем на основе своих опытов и изысканий в области «приложения электромагнетизма к движению машин» Якоби сконструировал несколько электродвигателей и создал теорию электромагнитных машин.

В 1835 году Якоби пригласили на кафедру архитектуры Дерптского (Юрьевского) университета (ныне Тартутского университета), которую он и занял, будучи избранным 8 июня 1835 года. Советом этого университета экстраординарным профессором по кафедре гражданской архитектуры. В ноябре 1835 года Якоби приехал в Юрьев и с тех пор всю свою жизнь прожил в России, где и протекала вся его научная и инженерная деятельность.

В университете он активно вел электротехнические исследования. Его работы стали известны в правительственных и академических кругах Российской империи. В 1837 году, приняв российское подданство, Якоби был командирован в Петербург в Академию наук на «неопределенное время». В 1839 году он получил в Академии место адъюнкта, в 1842 году стал экстраординарным, а в 1847 году – ординарным членом Академии наук.

Б.С.Якоби является создателем технологии гальванопластики и родоначальником современной электрохимии. Он первым установил техническую возможность и практическую значимость электролитического осаждения металлов. Благодаря энергии Якоби гальванопластика быстро нашла в России практическое применение – в изготовлении точных и во всем сходных между собой клише для печатания государственных бумаг, в том числе денежных знаков, чего не достигалось простой гравировкой клише. Гальванопластическим способом с применением медно-чеканной техники были выполнены статуи, гирлянды цветов и плоды, фигуры апостолов и ангелов, барельефы и головки херувимов Исаакиевского собора, статуи и барельефы Эрмитажа и Зимнего дворца в Петербурге, медные кони для Большого театра в Москве, которые и сейчас его украшают.

Научно-техническое творчество Б.С.Якоби было очень многообразным. Многие его открытия в области электричества нашли практическое применение в военном деле. С 1839 года под его руководством проводилась разработка минного оружия для русского флота и армии. Его трудам Россия обязана получением на вооружение пригодного для практического применения образца подводной гальванической мины, в том числе ее зажигания на расстоянии электрическим током, а также организации обороны Кронштадта и заграждениями из этих мин в Крымской войне (1853–1855).

Модель бочоночной гальванической (ударной) мины Якоби образца 1854 года в Центральном военно-морском музее

Кроме того, в руководимой им Гальванической команде были подготовлены первые кадры минеров-гальваников, взявших на себя вопросы организации применения подводных мин на Балтийском и Черном морях.

Борис Семенович создал подводные дистанционные системы контроля и сигнализации, разработал подводные кабели, технологию их изготовления и контроля, впервые исследовал проводимость воды и земли, изобрел и применил однопроводные линии связи.

Якоби принадлежат работы и в области телеграфии. Он сконструировал около 10 типов телеграфных аппаратов, в том числе: в 1839 году – электромагнитного пишущего, а в 1850 году – буквопечатающего. Это был первый реальный проект передачи изображения на расстояние с помощью электричества. Под его руководством пишущие телеграфные аппараты в 1841–1843 годах установили на кабельных линиях между кабинетом императора Николая I в Зимнем дворце и кабинетом военного министра генерала от кавалерии А.И.Чернышева в Главном штабе, а также между Зимним дворцом и Главным управлением путей сообщения, затем между Петербургом и Царским селом.

Первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат конструкции Б.С. Якоби

Правительство считало это изобретение Якоби военным секретом и не разрешало ученому публиковать его описание. О нем даже в России знали немногие, до тех пор, пока в Берлине он не показал чертежи своему давнишнему знакомому Вернеру фон Сименсу. Сименс внес в конструкцию устройства Якоби некоторые изменения, и совместно с механиком Иоганном Гальске организовал серийное производство этих телеграфных аппаратов. Так было положено начало деятельности всемирно известной электротехнической фирмы «Сименс и Гальске». Принципы телеграфии, разработанные Якоби, были впоследствии положены в основу телеграфных аппаратов Дэвида Юза и Жана Бодо.

Большие заслуги принадлежат Якоби и в области электрических измерений. Он предложил ряд оригинальных конструкций реостатов, нескольких новых электроизмерительных приборов, разработал (совместно с видным российским физиком Э.Х. Ленцем) баллистический метод электроизмерений. Его труды ускорили решение многих проблем метрологии: установление метрической системы, разработку эталонов, выбор единиц измерений и другие.

О своих изобретениях Б.С.Якоби сделал свыше 60 научных сообщений. Последние годы свой жизни он заведовал физическим кабинетом Петербургской академии наук и продолжительное время выполнял обязанности члена Мануфактурного совета при Министерстве финансов России. 20 декабря 1852 года был произведен в чин действительного статского советника, что соответствовало чинам генерал-майора в армии и контр-адмирала во флоте.

За свои незаурядные труды Б.С.Якоби был награжден орденами: Св. Анны 2-й ст. (1846), Св. Владимира 3-й ст. (1848), Св. Станислава 1-й ст. (1856), Св. Анны 1-й ст. (1861), а также иностранными орденами, являлся членом 11 иностранных и 3 русских научных обществ.

Незадолго до смерти (27 февраля (11 марта) 1874 года) Б.С.Якоби писал: «Нижеподписавшийся гордится этой деятельностью потому, что она, оказавшись плодотворной в общем интересе всего человечества, вместе с тем принесла непосредственную и существенную пользу России…». Эти слова могут быть эпиграфом к описанию его научной и инженерной деятельности.

Советник РАРАН

В. Хохлов

История создания электродвигателя


История появления электродвигателя — Двигатели автомобилей

В 21-ом веке электродвигатели имеют особое место в нашей жизни. Они находятся почти во всех технических агрегатах, которые мы видим каждый день, будь то пылесос, стиральная машина, система вентиляции. Это безусловно очень важное достижения прогресса, которое появилось в середине 19-го века, и было предвестником индустриальной эры.

Электродвигатель был создан в 1834 году Борисом Якоби, русским пионером электротехники, и после некоторых усовершенствований в 1838 году был установлен на лодке, которая могла с его помощью перемещаться по реке со скоростью около 4 км\ч. Но несмотря на это изобретение, электродвигатели не могли найти массового применения, до того момента, пока не был создан электрический генератор, поскольку осуществлять их питание от батареи было крайне неудобно. Первый двигатель переменного тока был сконструирован и создан Чарльзом Уитстоном в 1841 году. Началом применения переменного тока для электродвигателей принято считать 1889 год, когда инженер Доливо- Добровольский сконструировал первый трехфазный асинхронный двигатель. Первая линия трехфазного переменного тока была создана в 1891 году.  Результаты использования этой линии доказали физическую возможность применения трехфазного тока, для передачи больших объемов электроэнергии с высокими показателями КПД. К началу 20-го века появились прототипы основных электромашин.

Именно с того времени началось быстрое развитие электрификации промышленных предприятий и транспорта. Одновременно с этим появляются первые турбогенераторы. Это дает толчок к увеличению мощности генераторов. Для сравнения в 1900 году пиковая мощность генератора составляла 5кВт, а в 1920 году эта величина составляла 60 тысяч кВт. Создание водного охлаждения позволило создать турбогенераторы мощностью около 550 тысяч кВт.

На данный момент электродвигатели имеют следующие характеристики. Максимальная мощность. Она как принято в физике измеряется в Ваттах. Этот параметр зависит от конструкции, материала изготовления,  и технологии создания. Несколько двигателей имеющие одинаковую массу и размер могут иметь различную мощность исключительно из-за технологии производства. Как правило, именно этот параметр задает ценовую категорию для двигателя. Далее рассматривают номинальное напряжение и ток, а так же сопротивление обмотки, как вы знаете, эти параметры неизменно влияют друг на друга. При более низком сопротивлении, возрастает максимальное значение ампер. Третьей характеристикой являются номинальные обороты в минуту. Конструкция современного двигателя направлена на получение более высоких оборотов, или же наивысшего момента на валу. Следовательно, двигатель с большим диаметром имеет увеличенный высокий момент и уменьшенные обороты.

Большинство двигателей формируют два магнитных поля, переменное и неподвижное, при этом неподвижное производят постоянные магниты, в то время как переменное создается обмоткой. Неподвижное поле работает по базовым определениям механики, магнит имеет два полюса, северный и как положено южный, противоположные полюса имеют притяжение, одинаковые притягиваются и вследствие этого создается сила взаимодействия. Но для того, чтоб двигатель начал свое вращение требуется менять эти направления. Соответственно, в реальности вращение происходит из-за изменения этих параметров, полюс притягивается, полюс отталкивается. Таков основной принцип действия электродвигателя.

История создания первого электродвигателя

Из истории электромобиля мы знаем, что первый электродвигатель появился раньше двигателя внутреннего сгорания. Как это было… Работы Андре-Мари Ампера, объединившие два разобщенных ранее явления — магнетизм и электричество, вдохновили другого гениального ученого — Майкла Фарадея. Открытия Ампера, Эрстеда и Араго побудили английского физика заняться вопросом о превращении магнитной и электрической энергии в механическую. В 1821 году поставленная задача была решена с помощью специального прибора, в котором было продемонстрировано явление непрерывного электромагнитного вращения. После удачного эксперимента Фарадей поставил себе новую задачу о превращении магнетизма в электричество. Явление, составляющее основу современной электроэнергетики, было открыто английским ученым лишь через десять лет. Оно было названо электромагнитной индукцией. Спустя 3 года русский физик Эмилий Ленц, обобщив проделанные Фарадеем опыты, сформулировал новый фундаментальный закон, дававший возможность безошибочно определить направление индуцированного тока.

Так называемый принцип обратимости был доказан Ленцем не только теоретически, но и экспериментально: катушка, при ее вращении между полюсами магнита, генерировала электрический ток, обратная реакция заключалась в том, что катушка начинала вращаться, если в нее посылали ток. Исследование английского физика и опыты русского академика сыграли решающую роль в истории электродвигателя и развитии всего электромашиностроения в целом.

Первые попытки создания электродвигателя

Разработки теоретических предпосылок моментально дали толчок для создания первых электродвигателей и генераторов электрического тока. В 1824 году английский физик и математик Питер Барлоу с помощью прибора наглядно продемонстрировал возможность превращения электрической энергии в механическую. Колесо Барлоу представляло собой два горизонтально расположенных П-образных постоянных магнита, под которыми на одной оси размещены два медных зубчатых колеса. Когда через колеса проходил ток, они начинали вращаться в одном направлении.

При этом ученый заметил, что смена полярности контактов и полюсов магнитов изменяла и направлении вращения колес. По сути, Барлоу изобрел первый униполярный электродвигатель. Его опыт дал пищу для размышления другим изобретателям, и уже в 1831 году была представлена еще одна модель электродвигателя. На этот раз Д. Генри сделал попытку использовать для получения качательного движения отталкивание одноименных и притяжения разноименных магнитных полюсов.

Первый электродвигатель с возможностью практического применения

Модели, созданные Барлоу и Генри, представляли собой электрические устройства с качательными или возвратно-поступательными движениями малой удельной мощности, посему не имели практического применения, а о серийном производстве электромобилей даже и речи не могло быть. Первый электродвигатель с непосредственным вращением рабочего вала был создан в 1834 году физиком и академиком Борисом Якоби. Но стоит отметить, что впервые идею о создании более современного электродвигателя с вращательным движением высказал английский ученый В. Риччи еще в 1833 году. Был ли знаком Якоби с работой Риччи, неизвестно.

Двигатель Якоби состоял из двух групп электромагнитов. Попеременное изменение полярностей подвижных электромагнитов происходило путем специального коммутатора. Принцип этого устройства используется в некоторых современных электродвигателях. Мощность двигателя составляла всего 15 Вт, при частоте вращения ротора 80-120 об/мин.

В 1837 году Якоби обратился к Министру народного просвещения графу С. Уварову с предложением о практическом применении своего электродвигателя. О предложении русского академика было доложено Николаю I. Император дал добро на создание «Комиссии для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу Якоби».

Первый электродвигатель был далеко не совершенным и, конечно же, очень слабым. Так считал и сам академик, поэтому все средства выделенные комиссии были потрачены на усовершенствование электрической схемы. В 1838 году по Неве шел катер с 12 пассажирами, среди которых были физик Ленц, адмирал Крузенштерн и сам Якоби. Шлюпка крайне удивила гуляющих в тот день по набережной — никто из ее пассажиров не греб веслами.

Заменил гребцов электродвигатель мощностью 0.6 кВт, питаемый от 320 гальванических элементов. Испытания прошли весьма удачно, и сенсационная новость о первом практическом применении электродвигателя разлетелась по всему миру.

Видео: создание простейшего электродвигателя

Двигатели Opel ecoFLEX

В 20-30 годы двадцатого века европейским автомобилям приходилось конкурировать с американскими моделями, буквально взорвавшими…

подробнее

Электродвигатель

Давайте подвесим между полюсами неподвижного магнита проволочную петлю, через которую пропустим электрический ток. Мы увидим, что петля начнет отклоняться в сторону, чтобы выйти из магнитного поля. Именно это явление положено в основу всех электродвигателей. Главными частями электродвигателя являются: ротор и статор. Статор является неподвижной частью электродвигателя, служит магнитопроводом, в котором образуется магнитное поле. Подвижной вращающейся частью электродвигателя является ротор, на нем помещены витки провода, по которому пропускают электрический ток. Двигатели, работающие от сети постоянного тока, являются двигателями постоянного тока. Двигатели, работающие от источника переменного тока, называются двигателями переменного тока. В результате проведенных экспериментов выдающийся английский физик Майкл Фарадей доказал, что при перемещении проводника в магнитном поле, можно создавать электрический ток индукционным методом. Так, в 1831 году было открыто явление электромагнитной индукции. Сразу же ученые и изобретатели нескольких стран взялись за разработку электродвигателя, пригодного для практики.

Первыми были созданы электродвигатели постоянного тока, так как источники постоянного тока (батарея и гальванические элементы) были изобретены раньше. В 1834 году русским ученым Б. С. Якоби был создан первый электродвигатель, который состоял из двух частей — неподвижной и вращающейся. Благодаря изобретению был открыт принцип непрерывного вращательного движения. Мощность электродвигателя равнялась 15 Вт, источником тока были гальванические батареи. Однако практического применения электродвигатель не имел. В 1838 году Б. С. Якоби создал первый электродвигатель постоянного тока пригодный для практических целей. Мощность была увеличена за счет соединенных на одной плоскости 40 двигателей. Двигатель использовали для привода гребного вала лодки. 13 сентября 1838 года двигатель был установлен на лодке, в которой находилось 12 пассажиров. Испытания прошли весьма успешно. За 7 часов лодка проделала путь в 7 км со скоростью 2 км/ч. В сентябре 1839 года на катер с 14 пассажирами был установлен двигатель усовершенствованной конструкции, большей мощности, скорость которого составляла 4 км/ч. Двигатель Якоби стал самым надежным и мощным из всех конструкций, созданных на тот момент. К 70-м годам XIX столетия электродвигатель был полностью усовершенствован и сохранился в таком виде до наших дней.

Со временем в электродвигателях стали использовать электромагниты вместо постоянных магнитов, что позволило существенно увеличить мощность. Принцип работы электродвигателя постоянного тока заключается в следующем: к обмотке электромагнита подводят электрический ток, в результате между его полюсами возникает магнитное поле. Виток провода размещен на роторе. Когда к витку провода через коллектор подводится электрический ток, он начинает вращаться вместе с ротором. Особенностью таких электродвигателей является возможность регулировать частоту вращения ротора. Микроэлектродвигатели используют в электробритвах, системах автоматического регулирования, кофемолках и других приборах быта. Мощные электродвигатели используют для привода подъемных кранов, прокатных станков, на электрофицированном транспорте.

В 1889 году замечательный русский инженер-электротехник М. О. Доливо-Добровольский создал систему трехфазного тока и создал первый трехфазный двигатель переменного тока. Основными частями двигателя переменного тока также являются ротор и статор. В отличие от двигателей постоянного тока они не имеют коллектора, ток на обмотки ротора поступает через контактные кольца. В некоторых двигателях отсутствуют выводы на обмотках для подключения к току, а замкнуты между собой. Внешне ротор был похож на колесо в беличьей клетке и получил название беличьего колеса. Конструкция такого ротора дала возможность уменьшить магнитное и электрическое сопротивление и повысить эффективность работы, без принципиальных изменений она сохранилась до сегодняшних дней. Двигатели переменного тока существуют синхронные и асинхронные. У синхронного двигателя частота вращения магнитного поля, производимая обмотками статора, синхронна с частотой вращения ротора. В асинхронных двигателях частота вращения ротора отстает от частоты вращения магнитного поля статора. Наиболее просты и надежны асинхронные двигатели. Они получили широкое распространение.

История электродвигателя


Категория: Интересно
  • Автор: Полковник
  • Просмотров: 19 112
  • Комментариев: 0
  • В 1821 г., исследуя взаимодействие проводников с током и магнитов, Фарадей установил, что электрический ток, проходящий по проводнику, может заставить этот проводник совершать вращение вокруг магнита или вызывать вращение магнита вокруг проводника. Этот опыт доказал принципиальную возможность построения электродвигателя.

    Возможность превращения электрической энергии в механическую была показана и во многих других экспериментах. Так, в книге П. Барлоу «Исследование магнитных притяжений», опубликованной в 1824 г., описывалось устройство, известное под названием «колёса Барлоу». Оно является одним из памятников предыстории развития электродвигателя. Колесо Барлоу по принципу действия представляло собой однополярную электрическую машину, работавшую в двигательном режиме: в результате взаимодействия магнитного поля постоянных магнитов и тока, проходящего через оба медных зубчатых колеса, сидящих на одной оси, колеса начинают быстро вращаться в одном и том же направлении. Барлоу установил, что перемена контактов или перемена положения полюсов магнитов немедленно вызывает перемену направления вращения колес.В качестве примера другой конструкции электродвигателя может служить прибор, описанный в 1833 г. английским ученым У. Риччи. Магнитное поле в этом двигателе создавалось постоянным неподвижным подковообразным магнитом. Между этими полюсами на вертикальной оси помещался электромагнит, по обмотке которого пропускался ток. Направление тока периодически изменялось коммутатором. Взаимодействие полюсов постоянного магнита и электромагнита приводило к вращению электромагнита вокруг оси. Однако этот электродвигатель вследствие своей примитивной конструкции и незначительной мощности не мог иметь практического значения.В приборе американского физика Дж. Генри изменение полярности электромагнита происходило за счет перемены направления протекающего по его обмотке тока. Оно приводило электромагнит в равномерное качательное движение. В модели, построенной самим Генри, электромагнит совершал 75 качаний в минуту. Мощность двигателей подобного типа была очень небольшой, примерно 0,05 Вт.Было предложено много конструкций двигателей с качательным движением якоря. Однако более прогрессивными оказались попытки построить электродвигатель с вращательным движением якоря.В 1834—1860 гг. появлялись конструкции с вращательным движением явно полюсного якоря. Вращающий момент на валу таких двигателей обычно был резко пульсирующим.Наиболее важные работы по конструированию электродвигателей принадлежат русскому ученому Б. С. Якоби. Изучая конструкции электродвигателей своих предшественников, в которых было осуществлено возвратно-поступательное или качательное движение якоря, Якоби отозвался об одном из них: «такой прибор будет не больше, чем забавной игрушкой для обогащения физических кабинетов» и что «его нельзя будет применять в большом масштабе с какой-нибудь экономической выгодой». Поэтому он направил свое внимание на построение более мощного электродвигателя с вращательным движением якоря.В 1834 г. Якоби построил и описал электродвигатель, который действовал на принципе притяжения и отталкивания междуэлектромагнитами. Этот двигатель имел две группы П-образных электромагнитов, одна из которых располагалась на неподвижной раме, а другая аналогичная группа — на вращающемся диске. В качестве источника тока для питания электромагнитов была применена батарея гальванических элементов. Для попеременного изменения полярности подвижных электромагнитов служил коммутатор.Коммутатор был чрезвычайно важной частью устройства электродвигателя Якоби. Конструктивно он представлял собой четыре металлических кольца, установленных на валу и изолированных от него. Каждое кольцо имело четыре выреза, которые соответствовали одной восьмой части окружности. Вырезы были заполнены изолирующими вкладками; каждое кольцо было смещено на 45° по отношению к предыдущему. По окружности кольца скользил рычаг, представлявший собой своеобразную щетку. Второй конец рычага был погружен в соответствующий сосуд с ртутью, к которому подводились проводники от батареи. Таким образом, при каждом обороте кольца 4 раза разрывалась электрическая цепь. К электромагнитам вращающегося диска отходили от колец проводники, укрепленные на валу машины. Обмотки всех электромагнитов неподвижной рамы были соединены последовательно и обтекались током батареи в одном направлении. Обмотки электромагнитов вращающегося диска были также соединены последовательно, но направление тока в них с помощью коммутатора изменялось 8 раз за один оборот вала. Следовательно, полярность этих электромагнитов также изменялась 8 раз за один оборот вала, и эти электромагниты поочередно притягивались и отталкивались электромагнитами неподвижной рамы. Первый электродвигатель, построенный Якоби, развивал мощность около 15 Вт.Первый свой электродвигатель Якоби построил в мае 1834 г., а в ноябре того же года он представил Парижской академии наук сообщение об этом устройстве. Оно было прочитано на заседании Академии в декабре 1834 г. и сразу же опубликовано.В 1837 г. американский техник Т. Девенпорт также построил электродвигатель с непосредственным вращением якоря, где взаимодействовали подвижные электромагниты с неподвижными постоянными магнитами. Электродвигатель Девенпорта имел четыре горизонтальных крестообразно расположенных электромагнита, укрепленных на деревянном диске, жестко связанном с вертикальным валом. Эти электромагниты были расположены внутри двух постоянных магнитов в форме полуокружностей, опирающихся на деревянное кольцо; магниты соприкасались одноименными полюсами и создавали кольцо с двумя полюсами. На особой подставке были расположены медные пластины, разделенные посередине изоляцией. К ним подводился ток от источника питания. Концы последовательной обмотки каждой пары электромагнитов имели пружинящие контакты. Взаимодействие электромагнитов и постоянных магнитов приводило электродвигатель в работу, причем полярность электромагнитов изменялась при помощи коммутатора. Двигатель Девенпорта был более компактным, чем двигатель Якоби, благодаря расположению в одной плоскости подвижных и неподвижных магнитов.Якоби пытался приспособить свой двигатель для электропривода судна. Однако опыты показали, что использование на судне в качестве источников тока гальванических батарей является неэкономичным. После того как были разработаны более совершенные генераторы тока, применение электродвигателя на автономных транспортных установках, в частности на судах, стало возможным только при наличии первичного теплового двигателя, приводящего в движение генератор.В 50-х и 60-х годах XIX в. электродвигатель находил применение в некоторых отраслях производства, например в типографиях. В то время большинство производственных операций в них велось либо ручным способом, либо на машинах с ручным приводом. Для крупной печатной машины, обычной для того времени, проще было использовать электродвигатель. В этих случаях практики применялся электродвигатель французского электротехника П. Г. Фромана.Его действие основывалось на притяжении к неподвижным электромагнитам пластин из мягкой стали, расположенных на двух деревянных колесах, которые укреплялись на вращающейся оси. Посредством зубчатого коммутатора электрический ток подводился поочередно к двум противоположно размещенным электромагнитам, притягивавшим пару соответствующим образом расположенных пластин. В результате такого притяжения, происходящего всегда в одном и том же направлении и притом только тогда, когда стальные пластины находятся близко от сердечника соответствующего электромагнита, вал машины приводился во вращение.Некоторые из электродвигателей, построенных в 40—60-х годах XIX в., действовали на принципе втягивания стального сердечника в соленоид. Возвратно-поступательное движение преобразовывалось посредством балансира или шатунно-кривошипного механизма во вращательное движение вала, снабженного для равномерности хода маховыми колесами.Все рассмотренные выше электродвигатели действовали на принципе взаимного притяжения и отталкивания магнитов или электромагнитов. Им были свойственны существенные недостатки. Наиболее серьезными из них являлись большие габариты машины при сравнительно малой мощности, большое магнитное рассеяние и низкий КПД. Кроме того, вращающий момент на валу таких электродвигателей отличался непостоянством, и в связи с попеременными притяжениями и отталкиваниями стержневых якорей действие таких электродвигателей было в большей или меньшей степени толчкообразным. При столь резких и частых изменениях вращающего момента на валу двигателя применение последнего в системе электропривода представлялось малоперспективным.Наряду с электродвигателями постоянного тока в середине XIX в. стали разрабатываться двигатели, работающие от переменного тока.Известно, что электрическая машина обладает свойством обратимости. С этой точки зрения, принципиальных трудностей для построения двигателей переменного тока не было. Еще в 1841 г. Чарльз Уитстон построил синхронный электродвигатель. Если обмотки электромагнитов питать переменным током, то обращенные друг к другу их концы одновременно через каждые полпериода изменяют свою полярность. Следовательно, полюсы постоянных магнитов, взаимодействуя с полюсами электромагнитов, будут вращаться синхронно со скоростью изменения полярности электромагнитов.Аналогичным образом можно было построить синхронный двигатель, заменив постоянные магниты электромагнитами, обмотки которых питались бы постоянным током.Очевидным недостатком всех однофазных синхронных двигателей являлся затрудненный пуск, особенно под нагрузкой. Двигатель будет хорошо работать, если разогнать его до некоторой скорости, более или менее близкой к синхронной, после чего он самостоятельно втянется в синхронизм. Понятно, что такие электродвигатели, нуждающиеся в дополнительных разгонных двигателях, не могли иметь сколько-нибудь широкого практического применения. В современных синхронных многофазных двигателях для пуска в ход на роторе обычно устраивается дополнительная короткозамкнутая обмотка и двигатель пускается как асинхронный, а затем втягивается в синхронизм. Асинхронный пуск однофазных синхронных двигателей невозможен, так как магнитное поле в них не вращается, как в многофазных машинах, а пульсирует.Имелась возможность применять в сетях однофазного тока коллекторные двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. При питании этих двигателей переменным током направление основного магнитного потока изменяется одновременно с изменением направления тока в якоре, следовательно, вращающий момент имеет постоянное направление. Впервые предложили применять коллекторные однофазные двигатели в 1885 г. М. Дери и О. Блати. Однако широкого распространения эти двигатели тоже не нашли, главным образом, по двум причинам: чрезмерный нагрев сердечников электромагнитов вихревыми токами и тяжелые условия коммутации тока, вызывавшие сильное искрение на коллекторе. Несколько улучшило дело применение дополнительных полюсов, однако они оказались неэффективными в пусковых условиях. Поэтому коллекторный однофазный двигатель получил весьма ограниченное применение, в настоящее же время он используется, главным образом, на электрифицированных железных дорогах однофазного тока.Вначале XIX в. французский физик Араго открыл явление, названное им «магнетизмом вращения». В опыте Араго в том случае, когда вращение медного диска происходило при вращении находящегося вблизи него постоянного магнита, был заложен принцип асинхронного электродвигателя с вращающимся магнитным полем. Однако здесь вращающееся поле создавалось не неподвижным устройством, каким в современных машинах является статор, а вращающимся магнитом.Долгое время явление, открытое Араго, не находило себе практического применения. Только в 1879 г. была сделана попытка усовершенствовать опыт Араго для получения вращения магнитного поля с помощью неподвижного устройства. В том же году англичанин У. Бейли сконструировал прибор, в котором пространственное перемещение магнитного поля осуществлялось путем поочередного намагничивания четырех расположенных по периферии круга электромагнитов. Намагничивание производилось с помощью импульсов постоянного тока, посылаемых в обмотки электромагнитов специально приспособленным для этого коммутатором. Полярность верхних концов стержней изменялась в определенной последовательности так, что через каждые восемь переключений коммутатора магнитный поток изменял свое направление в пространстве на 360°. Над полюсами электромагнитов, как и в опытах Араго, был подвешен медный диск. Бейли указывал, что при бесконечно большом числе электромагнитов можно было бы получить равномерное вращение магнитного поля. Прибор Бейли, не получив никакого применения, остался физической игрушкой. Тем не менее, это было некоторое связующее звено между опытом Араго и более поздними исследованиями.К открытию явления вращающегося магнитного поля в современном его понимании пришли независимо друг от друга итальянский ученый Г. Феррарис и югославский ученый и изобретатель, работавший большую часть жизни в Америке, Н. Тесла.Феррарис и Тесла доказали, что если две катушки, расположенные под прямым углом друг к другу, питать двумя переменными синусоидальными токами, отличающимися друг от друга только по фазе, и если этот фазный сдвиг составляет ровно 90°, то вектор суммарной магнитной индукции в точке пересечения осей этих катушек получает равномерное вращательное движение, не изменяясь по абсолютной величине. Так было установлено, что с помощью двух или более переменных токов можно получить непрерывно вращающееся магнитное поле. Минимально необходимое для этого число токов равно двум. Поэтому вполне естественно, что исследование многофазных систем началось с двухфазной системы.Двухфазный двигатель Феррариса состоял из двух пар взаимно-перпендикулярных катушек полого медного цилиндра, сидящего на валу. Если подвести к одной паре катушкам ток, отличающийся по фазе от тока в другой паре катушек на 90°, то во внутренней полости катушек возникнет вращающееся магнитное поле и медный цилиндр (ротор) начнет вращаться. Измерения показали, что двигатель развивал мощность до 3 Вт. Задачу получения двух токов, отличающихся по фазе на 90°, Феррарис решал двумя путями. В одном случае пара катушек включалась в первичную цепь трансформатора с разомкнутой магнитной системой, другая — во вторичную; в другом — в цепь первой катушки включалось добавочное активное сопротивление, а в цепь второй — добавочное индуктивное сопротивление.Таким образом, одна возможность получить двухфазную систему токов состояла в «расщеплении» обычного однофазного переменного тока; при этом создавалась так называемая искусственная, или вспомогательная, фаза.Этот метод требовал дополнительных, довольно сложных устройств для «расщепления» фаз, и, кроме того, фазный сдвиг практически никогда не составлял 90°, что приводило к искажению вращающегося поля.Но не эти недостатки (на которые, собственно, сначала и не обратили внимания) помешали Феррарису и некоторым его современникам разработать конструкцию промышленного двухфазного электродвигателя. По иному пути пошли некоторые другие изобретатели, и среди них наибольших успехов добился Никола Тесла. Тесла, не прибегая к попыткам получить необходимую разность фаз в самом двигателе, пришел к выводу о целесообразности построения такого генератора, который сразу давал бы, так сказать, в готовом виде два тока с разностью фаз 90°.Тесла построил двухфазный генератор и питал от него двухфазный асинхронный двигатель. Он состоял из синхронного генератора и асинхронного двигателя. В генераторе между полюсами вращались две взаимно-перпендикулярные катушки, в которых генерировались два тока, сдвинутые по фазе на 90°. Концы каждой катушки были выведены на кольца, расположенные на валу генератора.Пока Тесла пытался усовершенствовать двухфазную систему, в Европе была разработана более совершенная система трехфазного тока.Это сделал М. О. Доливо-Добровольский, который сумел придать своим работам практический характер и явился основоположником техники трехфазного тока.Осенью 1888 г. Доливо-Добровольский, познакомившись с содержанием доклада Феррариса, не согласился с его выводом о практической непригодности индукционного электродвигателя. Еще раньше Доливо-Добровольский заметил, что если замкнуть накоротко обмотку якоря двигателя постоянного тока при его торможении, то возникает тормозящий момент большой величины. Он пришел к выводу о нецелесообразности изготовления обмотки ротора с таким большим сопротивлением, при котором ротор имел бы скольжение около 50%. Наоборот, если сопротивление обмотки ротора будет небольшим, то уже при незначительном скольжении в стержнях обмотки возникнут большие токи, которые в достаточно сильном поле статора создадут значительный вращающий момент.Эксперименты в этом направлении привели его к разработке трехфазной электрической системы и, в принципе, не изменившейся до настоящего времени конструкции асинхронного электродвигателя.Первым важным шагом, который сделал Доливо-Добровольский, было изобретение ротора с обмоткой в виде беличьей клетки. С точки зрения уменьшения сопротивления обмотки ротора лучшим конструктивным решением мог бы стать ротор в виде медного цилиндра, как в двигателе Феррариса. Но медь плохо проводит магнитный поток статора, и КПД такого двигателя был бы очень низким. Если же медный цилиндр заменить стальным, то магнитный поток резко возрастет, но КПД не повышается, так как электрическая проводимость стали меньше, чем меди. Выход из этого противоречия состоял в том, чтобы выполнить ротор в виде стального цилиндра и в просверленные по его периферии каналы закладывать медные стержни. На лобовых частях ротора эти стержни должны быть хорошо электрически соединены друг с другом. В 1889 г. Доливо-Добровольский запатентовал изобретение ротора с беличьей клеткой, той конструкции ротора асинхронного двигателя, которая сохранилась принципиально в том же виде и до настоящего времени.Важнейшим достижением Доливо-Добровольского явилась замена двухфазной системы трехфазной. Он совершенно справедливо отмечал, что при увеличении числа фаз улучшается распределение намагничивающей силы по окружности статора асинхронного двигателя и использование машины. Переход от двухфазной системы к трехфазной дает значительный выигрыш в этом отношении. Дальнейшее увеличение числа фаз приведет к значительному увеличению расхода меди на провода.Было необходимо найти способ получения трехфазной системы.Теслу устраивал синхронный генератор, в котором имелись три независимые катушки, расположенные под углом 60° друг к другу. Такой генератор давал трехфазный ток, но требовал для передачи энергии шесть проводов, так как в этом случае получалась несвязанная трехфазная цепь с токами, отличавшимися друг от друга по фазе на 60°. Доливо-Добровольский в результате исследования различных схем обмоток сделал ответвления от трех равноотстоящих точек якоря машины постоянного тока. Таким образом был получен трехфазный ток с разностью фаз 120°. Сохранив в этой машине коллектор, можно было использовать ее в качестве одноякорного преобразователя, на кольцах которого получался трехфазный ток. В зависимости от способа подключения существуют два вида соединений электродвигателя: «звезда» и «треугольник».Таким путем была найдена связанная трехфазная система, у которой та особенность, что она требует для передачи и распределения электроэнергий только трех проводов. В двухфазной системе Теслы также имелась возможность обойтись тремя проводами, однако достоинства симметричной связанной трехфазной цепи подкреплялись другими преимуществами. Например, на три провода в трехфазной системе при прочих разных условиях требовалось затратить металла на 25% меньше, чем на два провода в однофазной системе. Эта очевидная экономия меди в значительной мере способствовала решению вопроса о выборе системы тока в пользу трехфазной системы.Весной 1889 г. был построен первый трехфазный асинхронный двигатель мощностью около 100 Вт. Этот двигатель питался током от трехфазного одноякорного преобразователя и при испытаниях показал вполне удовлетворительные результаты.Новое затруднение в развитии техники трехфазного тока возникло в связи с ограниченной мощностью первых источников тока: как отдельных генераторов, так и электростанций в целом. При пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором пусковой ток может в несколько раз превышать номинальный. Чем больше начальный пусковой ток в сравнении с номинальным током и чем больше двигателей включается в какую-либо сеть, тем больше должна быть мощность этой сети, чтобы включение двигателей меньше отражалось на работе других потребителей. Уже в случае применения машин мощностью свыше 2— 3 кВт нужны специальные меры для уменьшения бросков тока и связанного с этим снижения напряжения в сети.М. О. Доливо-Добровольский в 1890 г. изготовил двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 3,7 кВт и при первомже испытании установил значительное ухудшение пусковых свойств. Причина этого, согласно определению изобретателя, заключалась в том, что короткозамкнутый ротор был «слишком замкнут накоротко». При увеличении сопротивления обмотки ротора пусковые условия заметно улучшались, но рабочие характеристики двигателя ухудшались. Анализ возникших затруднений привел к созданию так называемого фазного ротора, т. е. такого ротора, обмотка которого делается, подобно обмотке статора, трехфазной и концы которой соединяются с тремя кольцами, насаженными на вал. С помощью щеток эти кольца соединяются с пусковым реостатом. Таким образом, в момент пуска включается в цепь ротора большое сопротивление, которое выводится по мере нарастания скорости. Но фазный ротор требовал устройства на валу двигателя контактных колец, и это рассматривалось многими электротехниками как недостаток по сравнению с короткозамкнутым ротором, не имеющим никаких трущихся контактов. Однако с этим пришлось мириться, и, несмотря на то что впоследствии были разработаны различные меры для улучшения условий пуска крупных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, двигатели с контактными кольцами широко применяются в промышленности до настоящего времени.

    Благодаря своим превосходным показателям двигатели конструкции Доливо-Добровольского получили широкое распространение. Вот тогда и началась электрификация всех отраслей промышленности.

    Комментарии

    Электрический двигатель

    Статья опубликована 26.06.2014 06:06 Последняя правка произведена 27.01.2016 18:29

    Электрический двигатель – механизм или специальная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую, при котором так же выделяется тепло.

    Предыстория.

    Якоби Борис Семенович

    Уже в 1821 году, знаменитый британский ученый Майкл Фарадей продемонстрировал принцип преобразования электромагнитным полем электрической энергии в механическую энергию. Установка состояли из подвешенного провода, которых окунался в ртуть. Магнит устанавливался посередине колбы с ртутью. При замыкании цепи, провод начинал вращение вокруг магнита, демонстрируя то, что вокруг провода, эл. током, образовывалось электрическое поле.

    Эту модель двигателя часто демонстрировали в школах и университетах. Данный двигатель считается самым простым видом из всего класса электродвигателей. Впоследствии он получил продолжение в виде Колеса Барлова. Однако новое устройство носило лишь демонстрационный характер, поскольку вырабатываемые им мощности были слишком малы.

    Ученые и изобретатели работали над двигателем с целью использования его в производственных нуждах. Все они стремились к тому, чтобы сердечник двигателя двигался в магнитном поле вращательно-поступательно, на манер поршня в цилиндре паровой машины. Русский изобретатель Б.С. Якоби сделал все гораздо проще. Принцип работы его двигателя заключался в попеременном притяжении и отталкивании электромагнитов. Часть электромагнитов были запитаны от гальванической батареи, и направление течения тока в них не менялась, а другая часть подключалась к батарее через коммутатор, благодаря которому изменялось направление течения тока через каждый оборот. Полярность электромагнитов менялась, и каждый из подвижных электромагнитов то притягивался, то отталкивался от соответствующего ему неподвижного электромагнита. Вал приходил в движение.

    электродвигатель Бориса Якоби Изначально мощность двигателя была небольшой и составляла всего 15 Вт, после доработок, Якоби удалось довести мощность до 550 Вт.. 13 сентября 1838 году, лодка, оборудованная этим двигателем, плыла с 12 пассажирами по Неве, против течения, развивая при этом скорость в 3 км/ч. Двигатель был запитан от большой батареи, состоящей из 320 гальванических элементов. Мощность современных электрических двигателей превышает 55 кВт. По вопросом прибретения электрических двигателей смотрите здесь.

    В основу работы электрической машины заложено явление электромагнитной индукции (ЭМИ). Явление ЭМИ заключается в том, что при любом изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в нем (контуре) образуется индукционный ток.

    Сам двигатель состоит из ротора (подвижной части – магнита или катушки) и статора (неподвижной части – катушки). Чаще всего конструкция двигателя представляет собой две катушки. Статор обложен обмоткой, по которой, собственно, и течет ток. Ток порождает магнитное поле, которое воздействует на другую катушку. В ней, по причине ЭМИ, так же образуется ток, который порождает магнитное поле, действующее на первую катушку. И так все повторяется по замкнутому циклу. В итоге, взаимодействие полей ротора и статора создает вращающий момент, приводящий в движение ротор двигателя. Таким образом, происходит трансформация электрической энергии в механическую, которую можно использовать в различных приборах, механизмах и даже в автомобилях.

    Классификация электрических двигателей.

    По способу питания:

    • двигатели постоянного тока – запитываются от источников постоянного тока. • двигатели переменного тока — запитываются от источников переменного тока. • универсальные двигатели – запитываются как от постоянного, так и переменного тока.

    По конструкции:

    Коллекторный электродвигатель — электродвигатель, в котором в качестве датчика положения ротора и переключателя тока используется щеточноколлекторный узел.

    Бесколлекторый электродвигатель – электродвигатель, состоящий из замкнутой системы, в которой используются: системы управления (преобразователь координат), силовой полупроводниковый преобразователь (инвертор), датчик положения ротора (ДПР).

    • С приведением в действие постоянными магнитами; • С параллельным соединением якоря и обмоток возбуждения; • С последовательным соединением якоря и обмоток возбуждения;

    • Со смешанным соединением якоря и обмоток возбуждения;

    трехфазные асинхронные двигатели

    По количеству фаз:

    • Однофазные – запускаются вручную, либо же имеют пусковую обмотка или фазосдвигающую цепь. • Двухфазные • Трехфазные • Многофазные

    По синхронизации:

    • Синхронный электродвигатель – электрический двигатель переменного тока с синхронным движением магнитного поля питающего напряжения и ротора. • Асинхронный электродвигатель – электрический двигатель переменного тока с отличающейся частотой движения ротора и магнитного поля, порождаемого питающим напряжением.

    Введение

  • Page 2
    Page 3

    История создания электродвигателя

    Создание электродвигателя стало предвестником эры индустриализации. Первые образцы появились еще в 19 веке, но на их усовершенствование и запуск в массовое производство понадобилось несколько десятилетий.

    1821 год

    Английский физик Майкл Фарадей опубликовал научную статью, в которой подробно описал результаты своего эксперимента со стрелкой, непрерывно вращавшейся вокруг магнитного полюса. Ученый разработал преобразователь электрической энергии в механическую. Его открытие стало прототипом электродвигателя.

    1833 год

    Весной 1833 года английский физик Уильям Стерджен представил ученому сообществу электродвигатель постоянного тока собственной конструкции. Презентация состоялась в Лондоне, а агрегат Стерджена стал первым пригодным к эксплуатации двигателем.

    1834 год

    Русский академик Борис Якоби изобрел электрический двигатель с вращающимся рабочим валом. Мощность мотора составляла 15 Вт, максимальная скорость вращения вала – 120 об/мин.

    1839 год

    Борис Якоби продолжил работу над электрическими двигателями. В 1839 году он сконструировал лодку с электродвигателем мощностью в 1 лошадиную силу. В лодке было 14 посадочных мест. Во время испытаний выяснилось, что она в состоянии перемещаться по реке против течения. Так электрическому двигателю нашли применение на практике.

    Следующие 45 лет изобретатели из Шотландии, Британии, Германии, Бельгии создавали, совершенствовали, испытывали электрические двигатели для локомотивов, промышленных приводов, других механизмов. В результате этих экспериментов появился асинхронный электродвигатель.

    1885-1891 годы

    Двухфазный двигатель был изобретен инженером из Италии Феррарисом в 1885 году. Разочарованием для конструктора стал низкий КПД мотора – всего 50%. Феррарис не верил, что это значение можно повысить, поэтому прекратил эксперименты.

    Параллельно с Феррарисом над двухфазным асинхронным двигателем работал Никола Тесла в США. Он довел начинание до конца и в 1887 году запатентовал свой электромотор.

    Тем временем дело Феррариса продолжил русский инженер Михаил Доливо-Добровольский. После прочтения доклада итальянского конструктора он начал свои изыскания в этом направлении и создал трехфазный асинхронный электродвигатель.

    Необходимость перехода от двухфазной системы к трехфазной Доливо-Добровольский объяснял тем, что намагничивающая сила на статоре распределяется лучше в трехфазных приводах.

    Время и практический опыт подтвердили его правоту – сконструированные Доливо-Добровольским электродвигатели стали основой для агрегатов, запущенных в серийное производство. Конструктивно они претерпели лишь незначительные изменения.

    Сегодня трехфазные асинхронные двигатели активно используются в разных промышленных отраслях. В России электроприводы стали широко внедряться после революции 1917 года, когда в стране началась массовая электрификация. И если в начале 20 века максимальная мощность двигателя не превышала 5 кВт, то уже в 1920 году она достигла 60 кВт.

    Середина XIX столетия ознаменовалась особенно крупными сдвигами в науке и технике. Происходит научно-техническая революция, и буквально на протяжении одного поколения стало обыденным и привычным то, что еще в начале прошлого века казалось мечтой, плодом безудержной фантазии.

    Одно из важнейших достижений XIX столетия есть изобретение электродвигателя. Электрические машины вырабатывают электрическую энергию, которую удобно передавать на расстояние, распределять между потребителями и преобразовывать в другие виды. Электрические машины обладают высоким коэффициентом полезного действия — от 65 до 80% для машин мощностью около 1 квт и от 95 до 99% для машин большой мощности. В крупных современных трансформаторах КПД достигает значений, превышающих 99%. Следует заметить, что КПД других современных машин, например тепловых, двигателей внутреннего сгорания и паровых турбин, не превышает 30-40%.

    Важность этого открытия очевидна: электроэнергия стала в наше время доступной и дешевой. К тому же, эта заслуга принадлежит русскому ученому Б.С. Якоби. Благодаря своей компактности, экономичности, долговечностью, простотой управления, легкостью обслуживания, удобным мотором, он достаточно быстро вытеснил остальные виды двигателей.

    В настоящее время жизнь человечества без электродвигателя трудно представляется. Он используется в поездах, троллейбусах, трамваях. На заводах и фабриках стоят мощные электрические станки. Электромясорубки, кухонные комбайны, кофемолки, пылесосы — все это используется в быту и оснащено электродвигателями.

    Цель данной работы: изучить историю создания и проследить этапы развития электродвигателей.

    Работа состоит из введения, основной части, заключения, списка источников и приложения.

    Машины, в которых преобразование энергии происходит в результате явления электромагнитной индукции, называются электрическими. Принцип действия электродвигателей основан на физическом явлении: виток проводника, по которому протекает электрический ток, будучи помещенным между магнитами, движется поперек силовых линий магнитного поля. Электродвигатель, как правило, компактнее других двигателей, всегда готов к работе, может управляться на расстоянии.

    История создания двигателей уходит в глубокую древность. Сложными путями шел человек к открытию и познанию законов физики, созданию различных механизмов, машин. Удивительно, но первый электродвигатель появился раньше двигателя внутреннего сгорания. Как это было…

    Большими недостатками прежней паровой машины всегда оставались низкий КПД, а также трудность передачи и «дробления» полученной от нее энергии. Обычно одна большая машина обслуживала несколько десятков станков. Движение от нее подводилось к каждому рабочему месту механическим путем с помощью шкивов и бесконечных ремней. При этом происходили огромные неоправданные потери энергии. Процесс вытеснения пара электричеством совершался параллельно с прогрессом методов генерирования и передачи электроэнергии на расстояние, с успехами в создании электродвигателей и в разработке рациональных систем электропривода.

    Электрический привод обладал высоким КПД, поскольку с его вала можно было прямо получать вращательное движение (тогда как в паровом двигателе его преобразовывали из возвратно-поступательного), да и «дробить» электрическую энергию было намного проще. Потери при этом оказывались минимальными, а производительность труда возрастала. Кроме того, с внедрением электромоторов впервые появилась возможность не только снабдить любой станок своим собственным двигателем, но и поставить отдельный привод на каждый его узел.

    Начальный период развития электрического двигателя постоянного тока берет свое начало от опыта английского физика — Майкла Фарадея, открывшего явления взаимного вращения магнитов и электрических токов электродвигателя (1821-1834 гг.). Этот этап тесно связан с созданием физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической энергии в механическую (рис. 1).

    Рисунок 1 — Магнитоэлектрический генератор Фарадея («диск Фарадея»)

    Исследуя взаимодействие проводников с током и магнитов, Фарадейв 1821 г. установил, что электрический ток, проходящий по проводнику, может заставить этот проводник совершать вращение вокруг магнита или вызывать вращение магнита вокруг проводника. Следовательно, опыт Фарадея являлся наглядной иллюстрацией принципиальной возможности построения электродвигателя.

    Явление, составляющее основу современной электроэнергетики, было открыто английским ученым лишь через десять лет. Оно было названо электромагнитнойиндукцией. Отметим, что используя это открытие, братья Пикси в 1832 году создали конструкцию первого электрического генератора с вращающимися постоянными магнитами и с коммутатором для выпрямления тока.

    Спустя 3 года русский физик ЭмилийЛенц, обобщив проделанные Фарадеем опыты, сформулировал новый фундаментальный закон, дававший возможность безошибочно определить направление индуцированного тока. Так называемый принцип обратимости был доказан Ленцем не только теоретически, но и экспериментально: катушка, при ее вращении между полюсами магнита, генерировала электрический ток, обратная реакция заключалась в том, что катушка начинала вращаться, если в нее посылали ток (рис. 2).

    Рисунок 2-КатушкаЛенца

    Исследование английского физика и опыты русского академика сыграли решающую роль в истории электродвигателя и развитии всего электромашиностроения в целом. Разработки теоретических предпосылок моментально дали толчок для создания первых электродвигателей и генераторов электрического тока.

    Так, английский физик и математик Питер Барлоув книге «Исследование магнитных притяжений», опубликованной в 1824 г., описывалось устройство, известное под названием «колеса Барлоу» и являющееся одним из исторических памятников предыстории развития электродвигателя. Барлоу наглядно продемонстрировал возможность превращения электрической энергии в механическую.

    Колесо Барлоу (рис. 3) представляло собой два горизонтально расположенных П-образных постоянных магнита, под которыми на одной оси размещены два медных зубчатых колеса. Когда через колеса проходил ток, они начинали вращаться в одном направлении. При этом ученый заметил, что смена полярности контактов и полюсов магнитов изменяла и направлении вращения колес. По сути, Барлоу изобрел первый униполярный электродвигатель.

    Рисунок 3 — Колесо Барлоу

    Колесо Барлоу не имело практического значения и остается до сих пор лабораторным демонстрационным прибором. Но его опыт дал пищу для размышления другим изобретателям, и уже в 1931 году была представлена еще одна модель электродвигателя. На этот раз американский физик Джозеф Генри сделал попытку использовать для получения качательного движения отталкивание одноименных и притяжения разноименных магнитных полюсов. И хотя это устройство, как и колесо Барлоу, не пошло дальше лабораторных демонстраций, и сам изобретатель не придавал ему серьезного значения, в историческом аспекте электродвигатель Генри интересен тем, что в этом устройстве впервые сделана попытка использовать притяжение разноименных и отталкивание одноименных магнитных полюсов для получения непрерывного движения (в данном случае — качательного). Изменение полярности электромагнита за счет перемены направления протекающего по его обмотке тока приводило электромагнит в равномерное качательное движение. В модели, построенной самим Генри, электромагнит совершал 75 качаний в минуту. Мощность двигателей подобного типа была очень небольшой: один из таких двигателей, построенный в 1831 г., имел мощность 0,044 вт (по современным подсчетам).

    Модели, созданные Барлоу и Генри, представляли собой электрические устройства с качательными или возвратно-поступательными движениями малой удельной мощности, посему не имели практического применения, а о серийном производстве электромобилей даже и речи не могло быть. В течение некоторого времени различные ученые пытались продолжить развивать тему двигателей качательного типа, но постепенно научное сообщество пришло к выводу, что более прогрессивным является схема двигателя с вращением якоря и качательные двигатели были окончательно забыты.

    Таким образом, открытие законов электродинамики Ампером и законов электромагнитной индукции Фарадеем не только опровергли представления об отсутствии связи между механическими и электрическими явлениями природы, но и создали теоретические предпосылки возможностей получения механической работы за счет электрической энергии (электродвигатель).

    Далее электрический двигатель выходит за стены научных лабораторий. Этот этап характеризуется практическим направлением конструкторов-изобретателей.

    Следует отметить, что первыми электродвигателями были двигатели постоянного тока, так как первыми были изобретены источники постоянного тока — гальванические элементы и батареи. Первый генератор для получения постоянного тока в 1832 году изготовил Ампер вместе с Пикси. Особенная конструкция двигателя являлась необходимым условием для переменного тока, однако изобретатели и конструкторы не смогли найти её сразу.

    электрический индукция машина электромагнитный

    Начало данного этапа развития электрических двигателей (1834-1860 гг.) характеризуется преобладанием конструкций с вращательным движением явно полюсного якоря. Вращающий момент на валу таких двигателей обычно был резко пульсирующим. Наиболее характерные и существенно важные работы по конструированию электродвигателей этого рода принадлежат русскому физику и академику Б.С. Якоби, который в 1934 году разработал один из самых совершенных и первых электродвигателей, которые работали от батареи постоянного тока, в котором был реализован принцип непосредственного вращения подвижной части двигателя. Изучая конструкции электродвигателей своих предшественников, в которых было осуществлено возвратно-поступательное или качательное движение якоря, Якоби отозвался об одном из них, что «такой прибор будет не больше, чем забавной игрушкой для обогащения физических кабинетов», и что «его нельзя будет применять в большом масштабе с какой-нибудь экономической выгодой» — поэтому он направил свое внимание на построение более мощного электродвигателя с вращательным движением якоря.

    Двигатель Якоби состоял из двух групп электромагнитов. Попеременное изменение полярностей подвижных электромагнитов происходило путем специального коммутатора. Двигатель оснащен был двумя группами электромагнитов П-образной формы, одна из них располагалась на стационарной раме. Наконечники полюсов устроены были асимметрично, то есть, удлинены в одну сторону. Вал у двигателя состоял из двух параллельных дисков из латуни, которые соединялись четырьмя электромагнитами, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга. Во время вращения вала против полюсов неподвижных электромагнитов проходили электромагниты подвижные. Принцип этого устройства используется в некоторых современных электродвигателях. Мощность двигателя составляла всего 15 Вт, при частоте вращения ротора 80-120 об/мин. В то время двигатель Якоби являлся важнейшим техническим достижением (рис. 4).

    Рисунок 4 — Общий вид электродвигателя Якоби

    В ноябре 1834 он представил Парижской академии наук сообщение об этом устройстве. Сообщение было прочитано на заседании Парижской академии в декабре 1834 г. и немедленно после этого опубликовано. Таким образом, известие об изобретении Б.С. Якоби очень скоро распространилось по всем странам. Однако, первый электродвигатель был далеко не совершенным и, конечно же, очень слабым. Так считал и сам академик, поэтому все средства выделенные комиссии были потрачены на усовершенствование электрической схемы.

    Этот этап истории появления электродвигателей связан с еще одним известным ученым того времени — Т. Девенпортом, в 1837 году разработавшему собственную, альтернативную конструкцию двигателя. Его работа основывалась на непосредственном вращении якоря, в котором происходило взаимодействие подвижных электромагнитов с неподвижными постоянными магнитами. Двигатель Девенпорта имел четыре магнита, расположенных крестообразно и укрепленных на диске из дерева, который был связан с вертикальным шестом. Четыре магнита располагались в кольце из двух постоянных магнитов, выполненных в форме полуокружностей — таким образом кольцо имело два полюса: N и S.

    Отдельно от конструкции с магнитами, на подставке, располагались медные пластины, разделенные посередине изоляцией. Обмотка электромагнитов была соединена последовательно, а ее концы имели пружинящие контакты. Электродвигатель приводился в движение за счет взаимодействия постоянных магнитов и электромагнитов, причем электромагниты изменяли свою полярность в соответствующие моменты, под воздействием энергии с коммутатора. В этой конструкции были некоторые прогрессивные идеи, на которые по-видимому, обратили внимание конструкторы электродвигателей, в том числе и Б.С. Якоби.

    В 1838 г. он установил усовершенствованный электродвигатель (0,5 кВт) на гребной бот, который был испытан на Неве для приведения в движение лодки с пассажирами, скорость которого достигала 4,5 км/ч., т.е. получил первое практическое применение. Сенсационная новость о первом практическом применении электродвигателя разлетелась по всему миру.

    Испытания электродвигателей Якоби, установленного на боте обнаружили, что при питании электродвигателей током от гальванических батарей механическая энергия получается чрезмерно дорогой; вследствие этого была признана крайняя неэкономичность электродвигателей — на данном этапе развития электротехники. Необходимо отметить и то, что основным недостатком гальванических батарей является их малая энергоёмкость (т.е. малая мощность на единицу веса), вынуждавшая использовать очень большое число батарей, что для многих транспортных установок является неприемлемым. Так, например, на боте Якоби вначале было установлено 320 гальванических элементов.

    Таким образом, испытания различных конструкций электродвигателей привели Б.С. Якоби и других исследователей к следующим выводам:

    — применение электродвигателей находится в прямой зависимости от удешевления электрической энергии, т.е. от создания генератора, более экономичного, чем гальванические элементы;

    — электродвигатели должны иметь по возможности малые габариты и по возможности большую мощность и больший коэффициент полезного действия.

    Впрочем, понятно что все эти опыты имели чисто демонстрационный характер, и до тех пор пока не был изобретен и внедрен в производство совершенный электрический генератор, электродвигатели не могли найти широкого применения, так как питать их от батареи было слишком дорого и невыгодно.

    Из электрических двигателей (рис. 5), получивших практическое применение следует отметить двигатель французского инженера Фромана, применившего его в типографии. В то время большинство производственных операций в типографиях велось либо ручным способом, либо на машинах с ручным приводом. Появление крупных печатных машин потребовало привода от двигателя. Для одной крупной печатной машины, обычной для типографии того времени, работавшей к тому же периодически, а не в течение целого рабочего дня, проще было использовать электродвигатель. Электромагниты этого двигателя расположены по окружности (шесть пар, на рисунке верхние две пары сняты для того, чтобы лучше показать якорь двигателя с железными пластинами, притягиваемыми и отталкиваемыми электромагнитами).

    Рисунок 5 — Общий вид электродвигателя Фромана

    Все рассмотренные выше электродвигатели действовали на принципе взаимных притяжений и отталкиваний магнитов или электромагнитов. Они были снабжены якорями простейшей формы в виде стержня с обмоткой; такие стержневые якори являются явно полюсными. Этим электродвигателям были свойственны существенные недостатки. Наиболее серьезными из них являлись большие габариты машины при сравнительно малой мощности, большое магнитное рассеяние и низкий к. п. д. Кроме того, вращающий момент на валу таких электродвигателей отличался непостоянством и в связи с попеременными притяжениями и отталкиваниями стержневых якорей действие таких электродвигателей было в большей или меньшей степени толчкообразным. При столь резких и частых изменениях вращающего момента на валу двигателя применение последнего в системе электропривода представлялось малоперспективным.

    60-е годы XIX в. принято считать третьим этапом в истории развития электродвигателей. Этот период характеризовался разработкой двигателей с кольцевым неявнополюсным якорем и вращающим моментом с высокой постоянностью.

    Одними из «пионеров» этого направления был профессор физики Болонского и Пизанского университетов Антонио Пачинотти. Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов. Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела последовательное возбуждение). Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явно полюсный якорь был заменен неявнополюсным. В 1863 г. Пачинотти опубликовал сведения о конструкции своего электродвигателя (рис. 6), но на эту публикацию не было обращено достаточно внимания, и изобретение было на время забыто. Но несмотря на большой интерес с принципиальной точки зрения, оно не получило распространения, так как по-прежнему не было еще экономичного генератора электрической энергии.

    Рисунок 6 — Модель электродвигателя Пачинотти

    Идея кольцевого якоря была возрождена примерно через 10 лёт. З.Т. Граммом, который построил машину с кольцевым. Барабанный якорь, в котором рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. В. Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки (1882 г.). Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем видеть в настоящее время.

    Итак, данный этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого источника электрической энергии — электромагнитного генератора постоянного тока.

    В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более совершенствовался.

    В 1888 году изобретатель из Югославии Тесла и итальянский физик Феррарис открыли такое явление, как вращающее электромагнитное поле. Их изобретение вызвало огромный интерес во всём мире, и было ознаменовано началом новой эпохи. В этом же году Тесла первым создал электродвигатель совершенно нового образца, и этим открыл в технике новую эру. Уже в июне 1888 года фирма «Вестингауз Электрик Компании» купила у него за миллион долларов все патенты на двухфазную систему и предложила организовать на своих заводах выпуск асинхронных двигателей. Эти двигатели поступили в продажу в следующем году. Они были гораздо лучше и надежнее всех существовавших до этого моделей, но не получили широкого распространения, так как оказались весьма неудачно сконструированы. Обмотка статора в них выполнялась в виде катушек, насаженных на выступающие полюса. Неудачной была и конструкция ротора в виде барабана с двумя взаимно перпендикулярными, замкнутыми на себя катушками. Все это заметно снижало качество двигателя как в момент пуска, так и в рабочем режиме.

    Вскоре индукционный двигатель Теслы был значительно переработан и усовершенствован русским электротехником Доливо-Добровольским.

    Первым важным новшеством, которое внес Доливо-Добровольский в асинхронный двигатель, было создание ротора с обмоткой «в виде беличьей клетки». Во всех ранних моделях асинхронных двигателей роторы были очень неудачными, и поэтому КПД этих моторов был ниже, чем у других типов электрических двигателей. Так, Феррарис, о котором упоминалось выше, создал асинхронный двухфазный двигатель с КПД порядка 50% и считал это пределом. Очень большое значение играл здесь материал, из которого изготавливался ротор, поскольку тот должен был удовлетворять сразу двум условиям: иметь малое электрическое сопротивление (чтобы индуцируемые токи могли свободно протекать через его поверхность) и иметь хорошую магнитную проницаемость (чтобы энергия магнитного поля не растрачивалась понапрасну). С точки зрения уменьшения электрического сопротивления лучшим конструктивным решением мог бы стать ротор в виде медного цилиндра. Но медь плохой проводник для магнитного потока статора и, КПД такого двигателя был очень низким. Если медный цилиндр заменяли стальным, то магнитный поток резко возрастал, но поскольку электрическая проводимость стали меньше, чем меди, КПД опять был невысоким. Доливо-Добровольский нашел выход из этого противоречия: он выполнил ротор в виде стального цилиндра (что уменьшало его магнитное сопротивление). На лобовых частях ротора эти стержни электрически соединялись друг с другом (замыкались сами на себя). Решение Доливо-Добровольского оказалось наилучшим. После того как он получил в 1889 году патент на свой ротор, его устройство принципиально не менялось вплоть до настоящего времени.

    Вслед за тем Доливо-Добровольский стал думать над конструкцией статора — неподвижной части двигателя. Конструкция Теслы казалась ему нерациональной. Поскольку КПД электрического двигателя напрямую зависит от того, насколько полно магнитное поле статора используется ротором, то, следовательно, чем больше магнитных линий статора замыкаются на воздух (то есть не проходят через поверхность ротора), тем больше магнитных линий статора замыкаются на воздух (то есть не проходят через поверхность ротора), тем больше потери электрической энергии и тем меньше КПД. Чтобы этого не происходило, зазор между ротором и статором должен быть как можно меньше. Двигатель Теслы с этой точки зрения был далек от совершенства — выступающие полюса катушек на статоре создавали слишком большой зазор между статором и ротором. Кроме того, в двухфазном двигателе не получалось равномерное движение ротора. Исходя из этого, Доливо-Добровольский видел перед собой две задачи: повысить КПД двигателя и добиться большей равномерности его работы.

    Первая задача была несложной — достаточно было убрать выступающие полюса электромагнитов и равномерно распределить их обмотки по всей окружности статора, чтобы КПД двигателя сразу увеличилось. Но как разрешить вторую проблему? Неравномерность вращения можно было заметно уменьшить, лишь увеличив число фаз с двух до трех. Но был ли этот путь рациональным? Получить трехфазный ток, как уже говорилось, не представляло большого труда. Построить трехфазный двигатель тоже было нетрудно — для этого достаточно разместить на статоре три катушки вместо двух и каждую из них соединить двумя проводами с соответствующей катушкой генератора. Этот двигатель должен был по всем параметрам быть лучше двухфазного двигателя Теслы, кроме одного момента — он требовал для своего питания шести проводов вместо четырех. Таким образом, система становилась чрезмерно громоздкой и дорогой. Но, может быть, существовала возможность подключить двигатель к генератору как-нибудь по другому?

    Доливо-Добровольский проводил бессонные ночи над схемами многофазных цепей, набрасывал все новые и новые варианты. И, наконец, решение, неожиданное и гениальное по своей простоте, было найдено. Действительно, если сделать ответвления от трех точек кольцевого якоря генератора так, как это показано на рисунке, и соединить их с тремя кольцами, по которым скользят щетки, но при вращении якоря между полюсами на каждой щетке будет индуцироваться один и тот же по величине ток, но со сдвигом во времени, которое необходимо для того, чтобы виток переместился по дуге, соответствующей углу 120 градусов. Иначе говоря, токи в цепи будут сдвинуты относительно друг друга по фазе также на 120 градусов. Но этой системе трехфазного тока оказалась присуще еще одно чрезвычайно любопытное свойство, какого не имела ни одна другая система многофазных токов — в любой произвольно взятый момент времени сумма токов, текущих в одну сторону, равна здесь величине третьего тока, который течет в противоположную сторону, а сумма всех трех токов в любой момент времени равна нулю. Следовательно, предоставляется возможность пользоваться каждым из трех проводов в качестве отводящего проводника для двух других, соединенных параллельно, и вместо шести проводов обойтись всего тремя!

    Свой первый трехфазный асинхронный двигатель Доливо-Добровольский построил зимой 1889 года. В качестве статора в нем был использован кольцевой якорь машины постоянного тока с 24-мя полузакрытыми пазами. Учитывая ошибки Теслы, Доливо-Добровольский рассредоточил обмотки в пазах по всей окружности статора, что делало более благоприятным распределение магнитного поля. Ротор был цилиндрическим с обмотками «в виде беличьей клетки». Воздушный зазор между ротором и статором составлял всего 1 мм, что по тем временам было смелым решением, так как обычно зазор делали больше. Стержни «беличьей клетки» не имели никакой изоляции.

    В качестве источника трехфазного тока был использован стандартный генератор постоянного тока, перестроенный в трехфазный генератор. Впечатление, произведенное первым запуском двигателя на руководство АЭГ, было огромным.

    Для многих стало очевидно, что долгий тернистый путь создания промышленного электродвигателя наконец пройден до конца. По своим техническим показателям двигатели Доливо-Добровольского превосходили все существовавшие тогда электромоторы — обладая очень высоким КПД, они безотказно работали в любых режимах, были надежны и просты в обращении. Поэтому они сразу получили широкое распространение по всему миру.

    С этого времени началось быстрое внедрение электродвигателей во все сферы производства и повсеместная электрификация промышленности.

    электрический индукция машина электромагнитный

    Электрическая машина прошла длинный и сложный путь, прошел не один десяток лет, прежде чем их внедрили в производство повсеместно. Возможность преобразования электрической энергии в механическую впервые была установлена М. Фарадеем. В 1821 опыт Фарадея показал принципиальную возможность построения электрического двигателя. В то же время над конструированием электродвигателей работал и Джозеф Генри. В следующие годы (1833-1834) Э.X. Ленц дал глубокий анализ явлению электромагнитной индукции. Второй этап развития электродвигателей (1834-1860 гг.) — один из первых совершенных электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году русский электротехник Якоби. До этого изобретения электрические двигатели имели механическую схему по типу паровой машины с возвратно-поступательным движением. Третий этап в развитии электродвигателей (1860-1887 гг.) связан с разработкой конструкций с кольцевым неявнополюсным якорем и практически постоянным вращающим моментом. На этом этапе нужно отметить электродвигатель итальянца А. Пачинотти (1860 г.).В двигателе Пачинотти явно полюсный якорь был заменен неявнополюсным. В семидесятых годах была открыта возможность электромагнитного возбуждения и самовозбуждения машин, в связи, с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Следующей ступенью явилось изобретение кольцевого, а затем барабанного якоря, что позволило осуществить промышленные модели. Питание электродвигателей стало производиться от электромагнитного генератора постоянного тока. В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более совершенствовался. В 1888 году Тесла и Феррарис открыли такое явление, как вращающее электромагнитное поле. В этом же году Тесла первым создал электродвигатель совершенно нового образца, и этим открыл в технике новую эру. Вскоре двигатель Теслы был значительно переработан и усовершенствован русским Доливо-Добровольским.

    Сегодня электродвигатели используются повсеместно. Их можно найти в автомобилях и многих бытовых электроприборах. Хотя многие люди даже не представляют, как работают электродвигатели, их изобретение оказалось исключительно полезным.

    1. Белкинд Л.Д. Первые конструкции электродвигателей постоянного тока. История энергетической техники/ Л.Д. Белкинди др. — М: Госэнергоиздат, 1960. — 664 с.

    2. Дятчин Н.И. История развития техники: Учебное пособие/ Н.И. Дятчин. — Ростов н/Д.: Феникс, 2001. — 320 с.

    3. Кулик Ю.А. Электрические машины / Ю.А. Кулик. — М.: Высшая школа, 1971. — 456 с.

    4. Рыжков К.В. 100 великих изобретений/ К.В. Рыжков. — М.: Вече, 1999. — 528 с.

    5. Харламова Т.Е. История науки и техники / Т.Е. Харламова. — Учебное пособие. — СПб.: СЗТУ, 2006. — 126 с.

    6. Шухардин С.В. Техника в ее историческом развитии / С.В. Шухардин, Н.К. Ламан, А.С. Федоров. — М.: Наука, 1979. — 416 с.

    Научно-исследовательская работа «Электродвигатель» 8 класс

    Тема: «Электродвигатель».

    Автор — Баженов Никита, ученик 8 класса

    МБОУ Дуройская СОШ, Забайкальского края. Краткая аннотация

    Современная жизнь невозможна без электрических машин. Они приводят в действие различные механизмы: насосы, металлорежущие станки, троллейбусы, электропоезда, электровозы и т.д.. Основы теории электрических двигателей создал Анри Мари Ампер в 1820 году. Действие любого электродвигателя основано на одном и том же физическом явлении – силе Ампера. Она действует на проводник с током, если тот помещён в магнитное поле. Целью данной работы является популяризация знаний по электротехнике и доказательство того, что сделать электродвигатель самому возможно. Новизной в данном случае стала модель электродвигателя из доступных, бросовых материалов, и самое главное — модель действующая. В этом же заключается и практическая значимость представленной работы. На примере простейшего двигателя демонстрирую проявление силы Ампера и преобразование электрической энергии в механическую работу.

    Тема: «Электродвигатель».

    Автор — Баженов Никита, ученик 8 класса

    МБОУ Дуройская СОШ, Забайкальского края Аннотация.

    Современная жизнь невозможна без электрических машин. Они приводят в действие различные механизмы: насосы, металлорежущие станки, троллейбусы, электропоезда, электровозы. Этот список можно продолжать до бесконечности. Основы теории электрических двигателей создал Анри Мари Ампер в 1820 году. Действие любого электродвигателя основано на одном и том же физическом явлении – силе Ампера. Она действует на проводник с током, если тот помещён в магнитное поле. Таким образом, выбранная тема «Электродвигатель» является достаточно актуальной и перспективной. Целью данной работы является популяризация знаний по электротехнике и доказательство того, что сделать электродвигатель самому возможно. Задачи работы – сбор материалов по выбранной теме, сравнение моделей электродвигателей их строение и принцип действия, воплощения самостоятельной творческой технической идеи в виде сборки модели электродвигателя из доступных, бросовых материалов, имеющего практическое значение и работающего в заданном режиме. Новизной в данном случае стала модель электродвигателя из доступных, материалов, и самое главное — модель действующая. В этом же заключается и практическая значимость представленной работы. На примере простейшего двигателя демонстрирую проявление силы Ампера и преобразование электрической энергии в механическую работу.

    Электродвигатель – обязательная часть оптических дисководов, которые используются в компьютерах, проигрывателях CD, DVD, а также игровых консолях начиная с 1991 года. Габариты их намного меньше, но принцип действия приблизительно тот же. К этому списку стоит причислить также магнитофоны (как бытовые, так и студийные), принтеры (подачу бумаги и движение печатающих головок обеспечивают именно электромоторы), детские игрушки.

    Описанная в работе творческая идея конструкции успешно эксплуатируется уже в течение года. Аналитическая часть работы представляет собой подборку материалов о электродвигателе, его физической характеристики, принцип работы данной модели. Этот материал может с успехом использоваться при проведении занятий в системе дополнительного образования, на школьных уроках, индивидуального пользования. В качестве основной литературы при изучении данной темы и проведении исследований были взяты учебники по физике, прикладной физике, материалы с сайтов Интернет.

    Тема: «Электродвигатель».

    Автор — Баженов Никита, ученик 8 класса

    МБОУ Дуройская СОШ, Забайкальского края. Научная статья.

    Современная жизнь невозможна без электрических машин. Они приводят в действие различные механизмы: насосы на нефтяных скважинах, металлорежущие станки, трамваи, троллейбусы, электропоезда и электровозы. Этот список можно продолжать до бесконечности. Основы теории электрических двигателей создал Анри Мари Ампер в 1820 году. Действие любого электродвигателя основано на одном и том же физическом явлении – силе Ампера. Она действует на проводник с током, если тот помещён в магнитное поле. В основе работы любого электродвигателя лежит действие силы Ампера на проводник с током в магнитном поле. Значение этой силы определяется по формуле Fa = BILSinα

    B – магнитная индукция,

    I – сила тока,

    L – длина проводника,

    α – угол между направлением магнитной индукции и направлением тока.

    Чтобы сила Ампера была максимальна Sinα должен быть равен 1, а это означает, что проводник должен быть перпендикулярен линиям магнитной индукции. В этом случае формула упрощается: Fa = BIL Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки: если линии магнитного поля направлены в ладонь, а четыре пальца указывают

    направление тока, то большой палец покажет направление силы Ампера. [1,5] В зависимости от того, каким образом создаётся ток и магнитное поле, различают электродвигатели постоянного и переменного тока. Они потребляют электричество из сети и преобразуют электроэнергию в энергию механическую. Часть электрической энергии при этом теряется и в виде тепла рассеивается в окружающей среде. В зависимости от нагрузки эти потери могут составлять 2-10%, а температура работающего под нагрузкой электродвигателя может достигать 80С. [2] Приоритет изобретения электродвигателя постоянного тока принадлежит русскому инженеру Б. С. Якоби. Первая промышленная модель двигателя постоянного тока была создана в 1838 году.  Работа электродвигателя заключается в использовании электромагнитной индукции, возникающей внутри устройства после подключения в сеть. Если мы погрузим проводник в виде обмотки, по которому движутся электрические заряды, в магнитное поле, он начнет вращаться вокруг своей оси. Это связано с тем, что заряды находятся под влиянием механической силы, изменяющей их положение на перпендикулярной магнитным силовым линиям плоскости. Эта же сила действует на весь проводник. Схема, представленная ниже, показывает токопроводящую рамку, находящуюся под напряжением, и два магнитных полюса, придающие ей вращательное движение. токопроводящего контура с созданием электродвижущей силы лежит в основе функционирования электродвигателей всех типов. Конструкция устройства (Приложение1.рис.1) включает: ротор (обмотка) – подвижная часть машины, закрепленная на сердечнике и подшипниках вращения. Обмотка исполняет роль токопроводящего вращательного контура; статор – неподвижный элемент, создающий магнитное поле, воздействующее на электрические заряды ротора; корпус статора. оснащен посадочными гнездами с обоймами для подшипников ротора. Ротор размещается внутри статора. [4]

    В данной работе предлагаю действующую модель электродвигателя постоянного тока, одну из простых по конструкции. Эта модель может служить наглядным пособием по электротехнике, физике при изучении воздействия магнитного поля на проводник с током. Добиться движения проводника с током в магнитном поле несложно: достаточно пропустить по нему постоянный ток и поднести к проводнику магнит. Проводник дёрнется. П-образная рамка с током, помещённая в магнитное поле, повернётся на четверть оборота из нижнего положения в среднее и даже пройдёт его, но таже сила Ампера вернёт рамку в среднее положение и вращение прекратится. Магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие. В модели простейшего бесколлекторного двигателя необходимо получить более продолжительное вращение и значит нужно заставить силу изменить своё направление. Это можно сделать двумя способами:

    — изменить направление тока в проводнике;

    — поменять полюса магнита.

    Ритмично менять полярность проводников несложно, но при высокой скорости переключения такая задача человеку не под силу. Дважды за оборот переворачивать магнит на 180 при высоком числе оборотов – задача невыполнимая. Важно выполнить следующее условие: изменение направления тока должно происходить быстро и синхронно с вращением проводника в тот момент, когда проводник проходит среднее положение. В промышленных электродвигателях постоянного тока эту функцию

    выполняет коллекторно-щёточный узел. Простейший коллектор состоит из изолированных друг от друга коллекторных пластин ротора и неподвижных контактов-щёток статора. Щётки плотно прижаты к коллектору пружинами и обеспечивают электрический контакт.

    В моей конструкции такое решение неприемлемо, поэтому заставим ток ритмично возникать и пропадать. Не останется без дела и сила инерции. Роль коллектора выполняют опорные концы ротора.

    Для сборки двигателя использую:

    1. Динамик громкоговорителя, вышедшего из строя;

    2. Небольшие куски проводов;

    3. Картонно-фанерное основание;

    4. Крепёж (винты и гайки). (Приложение 1. рис. II)

    5. Источником постоянного тока является выпрямитель на 6/12 Вольт.

    На первый взгляд простейшая конструкция достаточно сложна в изготовлении. Для стабильного вращения ротора необходимо очень тщательно его отбалансировать. (Приложение 2 рис III)

    Высота опор ротора должна быть строго одинаковой, а зазор между ротором и магнитом– минимальным.

    Испытания показали, что ротор вращается стабильно, но часть электрической энергии теряется из-за сопротивления проводников и нагревает их. От величины электрических потерь зависит коэффициент полезного действия электродвигателей. Целью эксперимента являлось преобразование электрической энергии в механическую с помощью такого устройства как электродвигатель. Испытания показали, что поставленная цель достигнута.

    Литература.

    1.http://elektrik24.net

    2.Кабардин О.Ф. Справочные материалы-М: Просвещение, 2006

    3.Ильин В.Г., Минасян Л.А., Справочные материалы абитуриенту, Р-Д: Феникс, 2010

    4.Л.Э.Генденштейн, А.Б. Кайдалов Физика-8, М: Мнемозина, 2014

    5. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика. 11 класс. М., «Просвещение», 2014.

    Тема: «Электродвигатель».

    Автор — Баженов Никита, ученик 8 класса

    МБОУ Дуройская СОШ, Забайкальского края. План исследований.

    Электродвигатель – обязательная часть оптических дисководов, которые используются в компьютерах, проигрывателях CD, DVD, а также игровых консолях начиная с 1991 года. Габариты их намного меньше, но принцип действия приблизительно тот же. Электродвигатели приводят в движение магнитофоны (как бытовые, так и студийные), принтеры (подачу бумаги и движение печатающих головок обеспечивают именно электромоторы), детские игрушки. Но для всех пользователей является проблемой: Можно ли выполнить самим модель электродвигателя? Начиная работу над темой «Электродвигатель» я выдвинул гипотезу: если соберу модель сам из бросовых материалов, то пользователи могут использовать данную модель как зарядное устройство.

    Методы исследования: социологический опрос, письменное анкетирование, поиск и подбор информации, сравнение и анализ, моделирование технической идеи.

    Социологический опрос: Опрос проходил среди жителей улицы Аргунская, села Дурой, Приаргунского района об электродвигателе. На вопрос: « Знаете как устроен электродвигатель? Можете собрать самостоятельно электродвигатель из бросовых материалов?». Вот что сказали жители: Гантимуров Сергей Михайлович: «…Электродвигатель знаю как устроен, но не разу не собирал самостоятельно модель…», Суйков Сергей Георгиевич: « ..В силу своей профессии (учитель технологии) я знаю модель и принцип действия, но не задумывался о модели электродвигателя из бросовых материалов…»

    Метод письменного аикетирования. Каждый опрашиваемый получил анкету. которая выглядела следующим образом (Приложение 2).

    Сравнение и анализ. Из 69 опрошенных — 52 человека имеют представление о электродвигателе, что составляет 85 % от опрошенных. Отвечая на 3 вопрос анкеты «Какие основные части электродвигателя вы знаете?». Ответы распределились таким образом: да — 67%, нет-9%, не знаю — 24%. т.е. необходимо проконсультировать жителей села об устройстве электродвигателя.

    Модели электродвигателя (насосы) и их количество по улице Аргунская, с. Дурой

    Модель

    Количество

    «Ручеек В-40»

    44

    «Ручеек – 1»

    8

    На 6-ой вопрос анкеты «Ограничиваете ли детей но пользованию электродвигателя?» родительские ответы таковы: да- 76%. нет — 24% от количества пользователей. При ответе на 7-ой вопрос анкеты «Сколько лет вы пользуетесь электродвигателем (насосы)?» Можно сделать вывод, что насосами пользуются последние 5 лет. Отвечая на 8 вопрос анкеты «Опасно или нет для здоровья пользование электродвигателем?» ответы распределились так: да- 5%, нет-90%. не знаю — 5%.

    Анализируя результаты , я пришел к следующим выводам:

    • 85% семей улицы Аргунская с. Дурой имеют электродвигатели в устройствах насосов.

    • 100% пользователей имеют представления об электродвигателях.

    • 76% родителей ограничивают детей в пользовании электродвигателя, осознавая его опасность.

    • 44 пользователя выбирают электродвигателипо наибольшей мощности.

    Моделирование.

    Технические характеристики электродвигателей.

    Модель

    Напряжение

    Сила тока

    Мощность

    электродвигателя

    Работа за 8 минут

    Электродвигатель (из бросовых материалов)

    56Вт

    0,117Дж

    Электродвигатель (лабораторный)

    4,5В

    9Вт

    0,018Дж

    По техническим характеристикам я вычислил потребляемую мощность каждого массажера по формуле P=I*U, где I –сила тока (А), U — напряжение (В). Из данных видно, что большей мощностью обладает собранная модель и она же наиболее эффективна в работе. Перспективы развития данной темы. Этот материал может с успехом использоваться при проведении занятий в системе дополнительного образования (технические кружки), на школьных уроках (темы: Электродвигатель. Сила Ампера.), а также модель для индивидуального пользования.

    Приложение 1.

    Рис.I

    Рис.II

    Рис. III.

    Приложение 2.

    Анкета

    1.Знаете ли вы, что такое электродвигатель?

    2. Есть ли у вас электродвигатель (насос)?

    3. Знаете ли вы какой электродвигатель лучше?

    4. Какая модель вашего электродвигателя (насос)?

    5.Какие технические характеристики вашего электродвигателя?

    6. Ограничиваете ли детей но пользованию электродвигателем?

    7. Сколько лет вы пользуетесь электродвигателем (насос)?

    8. Опасно или нет для здоровья пользование электродвигателем?

    ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ: ПУТЕШЕСТВИЕ ВО ВРЕМЕНИ

    С момента появления технологии темпы инноваций продолжали ускоряться. Новые изобретения и технологии облегчают нашу жизнь, но самое интересное то, что технологии часто приводят к новым инновационным идеям и открытиям, облегчая проектирование и создание еще более новых технологий. Этот постоянно ускоряющийся цикл инноваций продолжает изменять и переделывать мир, в котором мы живем, и это причина, по которой вы можете потягивать старомодный напиток и смотреть «Сайнфельд», пока вы упакованы в металлическую трубу, летящую по небу на высоте 30 000 футов. Атлантический океан.

    История технологии электродвигателей не стала исключением, следуя этой тенденции инноваций в течение последних 200 лет. Оглядываясь назад на изобретение первого электродвигателя в 1832 году, трудно представить, какое влияние электродвигатели уже оказали на нашу жизнь и другие технологии, и еще труднее представить следующие 200 лет инноваций. Пересказывая историю электродвигателя, мы станем свидетелями ускоряющегося цикла инноваций в живом действии и лучше поймем, что нас ждет в будущем.

     

    Изобретение электродвигателя

    Ганс Кристиан Эрстед экспериментировал с электричеством в 1820 году, когда заметил, что компас отклоняется, когда он держит рядом с ним наэлектризованный стержень. Он только что открыл электромагнетизм, и хотя он, несомненно, не осознавал влияния своего открытия, он только что привел мяч в движение для инновационной технологии электродвигателей.

    Вскоре ученые всего мира начали искать возможности применения электромагнетизма в энергетике.Уильяму Стерджену, английскому физику, приписывают изобретение первого электродвигателя постоянного тока в 1832 году. Его конструкция была первым электродвигателем, способным приводить в движение механизмы, однако его мощность все еще сильно ограничивалась малой выходной мощностью.

    Несколько лет спустя в Соединенных Штатах Томас Дэвенпорт и его жена Эмили Дэвенпорт получили патент на первый электродвигатель постоянного тока в 1837 году. Их конструкция была частичной адаптацией первого двигателя Стерджена. К сожалению, несмотря на годы экспериментов, конструкция двигателя Давенпорта по-прежнему страдала от тех же проблем с мощностью и эффективностью, с которыми сталкивалась оригинальная конструкция Стерджена.

    Запатентованный двигатель Томаса и Эмили Дэвенпорт

    Тем не менее, самая впечатляющая ранняя конструкция двигателя была построена русским по имени Мориц фон Якоби, чей электрический двигатель установил мировой рекорд по выходной механической мощности в 1834 году, включая двигатель Давенпорта. Якоби тоже не терял времени даром на усовершенствования, и только год спустя, в 1835 году, он продемонстрировал повышенную мощность своей новой конструкции, переправив через реку 14 человек на лодке, приводимой в движение его мотором.

     

    Первый практичный двигатель постоянного тока

    После первых демонстраций возможностей электродвигателей интерес к технологии электродвигателей резко возрос, что привело к сотням новых изобретений и открытий.Тем не менее, первое поколение электродвигателей было прославленным пресс-папье. Они были ужасно непрактичны, имели потери напряжения на обмотках, нестабильный ток питания и обычное искрение. В течение следующих 50 лет инженеры и физики работали над решением этих проблем путем оптимизации и перепроектирования основных компонентов электродвигателя.

    В период с 1835 по 1886 год в конструкцию ротора и якоря был внесен ряд усовершенствований в целях разработки первого «практичного» двигателя, при этом заметный вклад внесли итальянский физик Антонио Пачинотти и бельгийский инженер-электрик Зенобе Грамм.Однако только американскому изобретателю Фрэнку Джулиану Спрагу приписывают изобретение первого «практичного» двигателя в 1886 году. 

    «Практический» мотор Фрэнка Джулиана Спрэга
    Электродвигатель

    Sprague устранил искрообразование, потерю напряжения на обмотках и мог обеспечивать мощность с постоянной скоростью, что сделало его первым «практичным» электродвигателем постоянного тока, что позволило расширить применение электродвигателей. Конструкция двигателя Спрага была практически надежной и довольно мощной, но эффективность этих конструкций оставляла желать лучшего.Спрэг использовал свои двигатели для разработки первой системы электрических тележек в следующем году в Ричмонде, штат Вирджиния, в 1887 году.

     

    Первые генераторы и электрификация

    В Европе, опираясь на свои ранние открытия и открытия других, Зеноб Грамм разработал свою машину Грамма в 1871 году. Его машина могла преобразовывать механическую энергию в непрерывный поток электрической энергии. Представляя свое изобретение на Всемирной выставке 1873 года в Вене, Грамм случайно обнаружил обратимость электродвигателей, когда он соединил два устройства постоянного тока на расстоянии 2 км друг от друга, одно из которых работало как двигатель, а другое — как генератор.

    Открытие обратимости электродвигателей постоянного тока доказало, что электродвигатели можно использовать в качестве генераторов, преобразовывая механическую работу в электрическую энергию, а также возвращая неиспользованную энергию обратно в источник, что способствовало развитию первых электрических сетей.

    К 1920-м годам страны по всему миру начали развивать сети электрических сетей. Довольно скоро электричество начало проникать в повседневную жизнь: газовые фонари были заменены электрическими уличными фонарями, кондиционеры теперь охлаждали офисы и дома, а улицы крупных городов были заняты системами электрических троллейбусов.Начался электрический захват, и практическое применение электрических технологий ускорилось.

     

    Advanced Motor Technology — воздушные зазоры, магниты и многое другое

    В 1921 году в электродвигатели была введена революционная новая концепция конструкции, которая еще больше повысила их надежность и эффективность. Несмотря на то, что небольшой воздушный зазор между ротором и статором был введен группой технического обслуживания двигателей в Соединенных Штатах для предотвращения повреждений, вызванных трением между компонентами, также было обнаружено, что он облегчает поток электромагнитного потока в машинах постоянного тока, что еще больше повышает их эффективность.

    Электродвигатель статора печатной платы блока управления двигателем BLDC с воздушным зазором, обозначенный

    Износ будет оставаться проблемой для щеточных двигателей постоянного тока даже после обнаружения воздушного зазора. В коллекторных двигателях постоянного тока щетки должны соприкасаться с коммутаторами, чтобы посылать электрические сигналы; эрозия из-за постоянного трения изнашивала их, иногда перегревая при высоких нагрузках. Их проблемы с надежностью и контролем температуры не позволили щеточным двигателям постоянного тока широко использоваться в приложениях высокой мощности, таких как HVAC и электромобили.

    Все изменилось с изобретением бесщеточного коммутатора. Хотя бесщеточные двигатели с постоянными магнитами были обнаружены в 1962 году, они стали широко использоваться только примерно в 1982 году, когда стали легко доступны редкоземельные металлы. С помощью постоянных магнитов бесщеточные двигатели постоянного тока могут быть спроектированы так, чтобы быть более мощными и эффективными, чем любой щеточный двигатель, обеспечивая при этом превосходное качество движения.

    Конечно, открытие бесщеточного двигателя постоянного тока не остановило инновации, и в конце 80-х пара ученых, Джерри Дженко и Норман Смит, запатентовала двигатель со статором на печатной плате.Их конструкция как электрически, так и механически соединяла статор с печатной платой, чтобы снизить производственные и материальные затраты, связанные с двигателями постоянного тока с постоянными магнитами.

     

    Современные моторные технологии

    Сегодня бесколлекторные двигатели постоянного тока

    на световые годы опережают старые троллейные двигатели 19 века, но их конструкция далека от совершенства. Обычные двигатели BLDC, такие как те, которые были разработаны в 80-х годах, сегодня являются наиболее популярным типом двигателей на рынке, и их популярность продолжает расти вместе со спросом на углеродно-нейтральные продукты и доступные кондиционеры.Потребность в решениях с еще более высокой выходной мощностью в меньшем корпусе, уменьшенным воздействием на окружающую среду и жизнеспособным процессом массового производства будет продолжать расти.

    Основываясь на 200-летних открытиях, команда ECM переоценила идею Дженко и Смита, подойдя к ней с точки зрения 21-го века. Благодаря внедрению вытравленных медью проводников в многослойную печатную плату для формирования статора, который работает в сочетании с постоянными магнитами, запатентованная технология ECM устраняет необходимость в проволочной обмотке и пластинах из железа, используемых в обычных двигателях и генераторах.

    Запатентованная плата статора и двигателя ECM
    Использование

    ECM статора для печатных плат в их конструкции BLDC с постоянными магнитами позволяет им разрабатывать невероятно тонкие и легкие двигатели, в которых используется на 80% меньше сырья. Кроме того, используя свой революционно новый дизайн, команда ECM создала программное обеспечение PrintStator для автоматического создания уникальных конструкций статоров печатных плат и включения всех запатентованных конструктивных особенностей ECM. PrintStator оптимизирует геометрию и толщину меди в статорах для печатных плат, чтобы обеспечить машину с превосходной плотностью крутящего момента и энергоэффективностью.

    Покомпонентное изображение запатентованной ECM конструкции статора на печатной плате

    В 2015 году компания PrintStator была запущена и использовалась для создания прототипа решения среднего привода для электрического велосипеда. На основе дискретных входных данных PrintStator автоматически сгенерировал уникальный проект статора печатной платы, дополненный соответствующим файлом Gerber, в котором указаны подробные характеристики сборки, повсеместно используемые производителями печатных плат для печати проекта. К концу 2019 года ECM получила 10 патентов на дизайн и программное обеспечение PCB Stator BLDC.PrintStator успешно интегрировал платформу PCB Stator в электромобили, HVACR, робототехнику, военную, морскую и медицинскую отрасли.

    Конструкция двигателя статора на печатной плате

    ECM улучшает многие проблемы, с которыми сталкивались электродвигатели с момента их изобретения в 1832 году, значительно повышая надежность, эффективность и удельную мощность двигателя, а также преодолевая препятствия современных технологий, включая устойчивость, технологичность, размер и вес. Использование статоров с печатными платами в двигателях BLDC, безусловно, является следующим шагом в развитии технологии электродвигателей, но, как мы можем видеть из прошлого, он не будет последним.

     

    ________________
    Приложение

    [1] https://edisontechcenter.org/electricmotors.html#:~:text=History%20and%20Inventors%3A,motion%20devices%20использование%20электромагнитных%20полей. — Ранняя история электродвигателей и изобретателей
    [2] https://shodhganga.inflibnet.ac.in/bitstream/10603/50968/4/chapter%201.pdf — Первые бесколлекторные двигатели постоянного тока
    [3] https:// Patents.justia.com/inventor/robert-e-lordo (Патенты на двигатели BLDC) — Патенты на двигатели BLDC с постоянными магнитами
    [4] https://www.eti.kit.edu/english/1382.php (изображение источника и информация о первых двигателях Якоби)
    [5] http://www.bera.org/articles/sprague.html (изображение двигателя Sprague)
    [6] https ://www.hemmings.com/stories/2020/01/31/why-thomas-and-emily-davenport-shouldnt-get-credit-for-inventing-the-electric-vehicle (изображение автомобиля Давенпорта)

    Электродвигатель, Изобретатели электродвигателей | edubilla.com

    Электродвигатель — это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую.Обратное этому преобразование механической энергии в электрическую и осуществляется электрическим генератором.

    В нормальном автомобильном режиме большинство электродвигателей работают за счет взаимодействия между магнитным полем электродвигателя и токами обмотки для создания силы внутри двигателя. В некоторых приложениях, например, в транспортной отрасли с тяговыми двигателями, электродвигатели могут работать как в двигательном, так и в генераторном или тормозном режимах, чтобы также производить электрическую энергию из механической энергии.

    Используемые в самых разных областях применения, таких как промышленные вентиляторы, воздуходувки и насосы, станки, бытовая техника, электроинструменты и дисковые накопители, электродвигатели могут питаться от источников постоянного тока (DC), таких как батареи, автомобили или выпрямители. или от источников переменного тока (AC), таких как электросеть, инверторы или генераторы. Маленькие двигатели можно найти в электрических часах. Двигатели общего назначения со строго стандартизированными размерами и характеристиками обеспечивают удобную механическую мощность для промышленного использования.Самые большие электродвигатели используются для приведения судов в движение, сжатия трубопроводов и гидроаккумулирующих установок с номинальной мощностью до 100 мегаватт. Электродвигатели можно классифицировать по типу источника электроэнергии, внутренней конструкции, применению, типу выходного движения и т. д.

    Электродвигатели используются для создания линейной или вращательной силы (крутящего момента), и их следует отличать от таких устройств, как магнитные соленоиды и громкоговорители, которые преобразуют электричество в движение, но не генерируют полезную механическую мощность, которые соответственно называются исполнительными механизмами и преобразователями .

    Ранние двигатели

    Возможно, первыми электродвигателями были простые электростатические устройства, созданные шотландским монахом Эндрю Гордоном в 1740-х годах. Теоретический принцип создания механической силы при взаимодействии электрического тока и магнитного поля, закон силы Ампера, был открыт позже Андре-Мари Ампером в 1820 году. Преобразование электрической энергии в механическую с помощью электромагнитных средств было продемонстрировано британским ученым Майклом Фарадеем в 1821 году.Свободно висящий провод опускали в ванну с ртутью, на которую помещали постоянный магнит (ПМ). Когда ток проходил через провод, провод вращался вокруг магнита, показывая, что ток порождал близкое круговое магнитное поле вокруг провода. Этот двигатель часто демонстрируется в экспериментах по физике, рассол заменяет токсичную ртуть. Хотя колесо Барлоу было ранним усовершенствованием этой демонстрации Фарадея, эти и подобные униполярные двигатели оставались непригодными для практического применения до конца века.

    В 1827 году венгерский физик Аниос Едлик начал эксперименты с электромагнитными катушками. После того, как Джедлик решил технические проблемы непрерывного вращения с изобретением коммутатора, он назвал свои ранние устройства «электромагнитными роторами». Хотя они использовались только в учебных целях, в 1828 году Джедлик продемонстрировал первое устройство, содержащее три основных компонента практических двигателей постоянного тока: статор, ротор и коммутатор. В устройстве не использовались постоянные магниты, поскольку магнитные поля как неподвижных, так и вращающихся компонентов создавались исключительно токами, протекающими через их обмотки.

    После многих других более или менее успешных попыток с относительно слабым вращающимся и возвратно-поступательным устройством немецкоязычный пруссак Мориц фон Якоби в мае 1834 года создал первый настоящий вращающийся электродвигатель, который действительно развивал замечательную механическую выходную мощность. Его мотор установил мировой рекорд, который был улучшен всего четыре года спустя, в сентябре 1838 года, самим Якоби. Его второй мотор был достаточно мощным, чтобы перевезти лодку с 14 людьми через широкую реку. Только в 1839/40 году другим разработчикам по всему миру удалось создать двигатели с аналогичными, а затем и с более высокими характеристиками.

    Первый коллекторный электродвигатель постоянного тока, способный вращать машины, был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году. Вслед за работой Стерджена американский изобретатель Томас построил электродвигатель постоянного тока коллекторного типа для коммерческого использования Давенпорта, который он запатентовал в 1837 году. Двигатели работали со скоростью до 600 оборотов в минуту и ​​приводили в действие станки и печатный станок. Из-за высокой стоимости основного питания двигатели не имели коммерческого успеха, и Давенпорт обанкротился.Несколько изобретателей последовали за Стердженом в разработке двигателей постоянного тока, но все столкнулись с одними и теми же проблемами стоимости энергии батареи. В то время не было развито распределение электроэнергии. Как и в случае с двигателем Стерджена, для этих двигателей не существовало практического коммерческого рынка.

    В 1855 году Джедлик построил устройство, основанное на тех же принципах, что и в его электромагнитных роторах, способное выполнять полезную работу. В том же году он построил модель электромобиля.

    Первые коммерчески успешные двигатели постоянного тока последовали за изобретением Зеноба Грамма, который в 1871 году разработал динамо-машину с анкерным кольцом, решившую проблему пульсирующего постоянного тока с двойной Т-образной якорем.В 1873 году Грамм обнаружил, что эту динамо-машину можно использовать в качестве двигателя, что он с большим успехом продемонстрировал на выставках в Вене и Филадельфии, соединив два таких двигателя постоянного тока на расстоянии до 2 км друг от друга, один в качестве генератора. .

    В 1886 году Фрэнк Джулиан Спраг изобрел первый практичный двигатель постоянного тока, искробезопасный двигатель, который поддерживал относительно постоянную скорость при переменных нагрузках. Другие электрические изобретения Спрага примерно в это время значительно улучшили распределение электроэнергии в сети (предыдущая работа, проделанная во время работы Томаса Эдисона), позволили возвращать мощность от электродвигателей в электрическую сеть, обеспечили распределение электроэнергии на троллейбусы через воздушные провода и опору троллейбуса. и предоставил системы управления для электрических операций.Это позволило Спрагу использовать электродвигатели для изобретения первой системы электрических троллейбусов в 1887–1888 гг. в Ричмонде, штат Вирджиния, электрического лифта и системы управления в 1892 г., а также электрического метро с автомобилями с центральным управлением с независимым питанием, которые были впервые установлены в 1892 г. в Чикаго. на южной надземной железной дороге, где она стала широко известна как буква «L». Двигатель Спрага и связанные с ним изобретения привели к взрывному росту интереса к электродвигателям для промышленности и их использованию, в то время как почти одновременно другой великий изобретатель разрабатывал своего основного конкурента, который получит гораздо более широкое распространение.Разработка электродвигателей с приемлемой эффективностью была отложена на несколько десятилетий из-за неспособности признать чрезвычайно важное значение относительно небольшого воздушного зазора между ротором и статором. Эффективные конструкции имеют сравнительно небольшой воздушный зазор. Двигатель Сент-Луиса, долгое время используемый в классах для иллюстрации принципов работы двигателя, крайне неэффективен по той же причине, а также не похож на современный двигатель.

    Применение электродвигателей произвело революцию в промышленности. Промышленные процессы больше не ограничивались передачей энергии с помощью линейных валов, ремней, сжатого воздуха или гидравлического давления.Вместо этого каждая машина может быть оснащена собственным электродвигателем, что обеспечивает простоту управления в месте использования и повышает эффективность передачи мощности. Электродвигатели, применяемые в сельском хозяйстве, устранили силу мышц человека и животных в таких задачах, как обработка зерна или перекачка воды. Использование электродвигателей в быту сократило объем тяжелого домашнего труда и сделало возможным более высокие стандарты удобства, комфорта и безопасности. Сегодня на электродвигатели приходится более половины потребления электроэнергии в США.

    В 1824 году французский физик Франсуа Араго сформулировал существование вращающихся магнитных полей, названных вращением Араго, которые, включая и выключая вручную переключатели, Вальтер Бейли продемонстрировал в 1879 году как фактически первый примитивный асинхронный двигатель. многие изобретатели пытались разработать работающие двигатели переменного тока, потому что преимущества переменного тока в передаче высокого напряжения на большие расстояния уравновешивались невозможностью работы двигателей на переменном токе. Практические вращающиеся асинхронные двигатели переменного тока были независимо изобретены Галилео Феррарисом и Николой Теслой, рабочая модель двигателя была продемонстрирована первым в 1885 году, а вторым в 1887 году.В 1888 году Королевская академия наук Турина опубликовала исследование Феррариса, подробно описывающее основы работы двигателя, но при этом пришла к выводу, что «устройство, основанное на этом принципе, не может иметь коммерческого значения в качестве двигателя». Система двигателей и трансформаторов переменного тока для AIEE, в которой описаны три запатентованных двухфазных двигателя с четырьмя статорными полюсами: один с четырехполюсным ротором, образующим несамозапускающийся реактивный двигатель, другой с фазным ротором, образующим самозапускающийся реактивный двигатель. -пусковой асинхронный двигатель, а третий — настоящий синхронный двигатель с раздельно возбуждаемой подачей постоянного тока на обмотку ротора.Однако в одном из патентов, поданных Теслой в 1887 году, также описывается асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Джордж Вестингауз быстро купил патенты Теслы, нанял Теслу для их разработки и поручил К. Ф. Скотту помочь Тесле. Тесла ушел, чтобы заняться другими делами в 1889 году. Было обнаружено, что асинхронный двигатель переменного тока с постоянной скоростью не подходит для уличных автомобилей, но инженеры Вестингауза успешно адаптировали его. для питания горнодобывающих предприятий в Теллуриде, штат Колорадо, в 1891 году. Неуклонно продвигая трехфазную разработку, Михаил Доливо-Добровольский изобрел трехфазный асинхронный двигатель с ротором в 1889 году и трехлинейный трансформатор в 1890 году.Этот тип двигателя в настоящее время используется для подавляющего большинства коммерческих приложений. Однако он утверждал, что двигатель Теслы непрактичен из-за двухфазных пульсаций, что побудило его упорствовать в его трехфазной работе. Хотя Вестингауз добился своего первого практического асинхронный двигатель в 1892 году и разработал линейку многофазных асинхронных двигателей с частотой 60 Гц в 1893 году. Эти ранние двигатели Westinghouse были двухфазными двигателями с фазными роторами, пока Б. Г. Ламме не разработал ротор с вращающейся стержневой обмоткой. Компания General Electric начала разработку трехфазных асинхронных двигателей. в 1891 году.К 1896 году General Electric и Westinghouse подписали соглашение о перекрестном лицензировании конструкции ротора со стержневой обмоткой, позже названного ротором с короткозамкнутым ротором. Улучшения асинхронного двигателя, вытекающие из этих изобретений и инноваций, были такими, что асинхронный двигатель мощностью 100 лошадиных сил (HP) в настоящее время имеет те же монтажные размеры, что и двигатель мощностью 7,5 л.с. в 1897 году.

    История изобретения электродвигателя

     

    Вы когда-нибудь пытались сосчитать, сколько вещей вокруг вас имеют электродвигатель в основе? Список бесконечен, начиная от ваших часов, автомобилей, стиральных машин, DVD-плееров, пылесосов и заканчивая фенами — большинство электроприборов вокруг нас имеют внутри электродвигатель.Если ваше сердце переполнено благодарностью за его изобретателя и вы хотите полистать страницы прошлого, чтобы узнать как был изобретен электродвигатель , читайте дальше…

    Как и многие другие творения, это также было результатом работы многих блестящих и пытливых умов. Основа изобретения электродвигателя была заложена только после того, как пробились аккумулятор, магнитные поля от электрических токов и электромагнита. Во всем мире было много изобретателей, которые страстно работали над разработкой решений в области электротехники.

      Известно, что первым электродвигателем был простой электростатический двигатель, созданный Эндрю Гордоном в 1740-х годах . Позже, в 1820 году, Андре-Мари Ампер открыл закон силы Ампера — принцип, объясняющий возникновение механической силы взаимодействием магнитного поля и электрического тока. Эту идею воплотил в жизнь британский химик и физик Майкл Фарадей . Этот человек был известен своими открытиями в области электромагнитной индукции, и это, безусловно, было одним из главных прорывов в области электротехники.

    Родившийся в бедной семье, этот гений с детства был любознательной душой. Чтобы заработать на жизнь, он работал в переплетном магазине в Лондоне. Его страсть к чтению заставляла его просматривать каждую книгу, которую он переплетал. Он был настолько очарован всем этим, что однажды захотел написать собственную книгу. Кто бы мог подумать, что его страсть и энтузиазм к чтению помогут ему лучше понять свой интерес к понятию силы? Эта привычка помогла ему, когда он изобретал на более позднем этапе своей жизни.Используя электромагнитные средства, Фарадей продемонстрировал преобразование электрической энергии в механическую. Он сделал это, окунув свободно висящий провод в лужу ртути, поместив на него постоянный магнит. При прохождении тока по проводу он вращался вокруг магнита, демонстрируя, что проходящий ток создает круговое магнитное поле вокруг провода.

    Хотя такой примитивный двигатель был непригоден для практического использования и мог использоваться только для демонстрации на уроках физики, заменив ртуть рассолом, это положило начало великому изобретению.Пытливый ум и вдохновение привели этого человека к созданию основы великого изобретения.

    В 1827 году Аньос Джедлик экспериментировал с электромагнитными катушками, а также решил многие технические проблемы, связанные с повторным вращением, введя коммутатор. Свое устройство он назвал электромагнитным самовращателем. Год спустя Эньос продемонстрировал свою первую машину, которая, как он утверждал, состояла из трех основных компонентов: ротора, коммутатора и статора.

    Несколько лет спустя, в 1832 году, Уильям Стерджен представил первый в мире коллекторный двигатель постоянного тока с электронным управлением.Следуя по стопам Стерджена, Томас Дэвенпорт создал двигатель постоянного тока для коммерческих целей. Его машина могла питать печатный станок, а также приводные машины. Но, к сожалению, из-за высокой стоимости батареи Томас стал банкротом. И из-за этих проблем со стоимостью машину нельзя было использовать в коммерческих целях.

    1855 Джедлик еще раз попробовал заставить машину работать и применил те же принципы, что и его электромагнитные роторы. Наконец, в 1871 году Зенобе Грамм представила первую коммерчески быстро развивающуюся машину.Он представил динамо-машину с анкерным кольцом, которая решила проблему пульсирующего постоянного тока с двойным Т-образным якорем. Кроме того, в 1886 году Фрэнк Джулиан Спрэг впервые осуществил двигатель постоянного тока, эта машина могла поддерживать постоянную скорость даже при различных нагрузках.

    После попытки Франсуа Араго собрать воедино вращающиеся магнитные поля, также известные как вращения Араго, в 1824 году многие другие изобретатели предприняли усилия по разработке работающих двигателей переменного тока в 1880-х годах — Никола Тесла и Галилео Феррарис разработали вращающиеся двигатели переменного тока. Но двигатель Феррари был объявлен слабым для коммерческого использования.

    В 1888 году Тесла представил статью о трансформаторах переменного тока и двигателях. Джордж Вестингауз купил патент Теслы, а также нанял его для их разработки, в то время как К. Ф. Скотт помогал ему. Как и многие другие сбои, которые делают создание сложной задачей, постоянная скорость индукции переменного тока не считалась подходящей для уличных автомобилей. Умные наемники Westinghouse — инженеры, работавшие над его разработкой, приспособили его для обеспечения работы горнодобывающей промышленности в Колорадо в 1891 году.

    ]]>

    Рис. 1: Изображение электродвигателя

    В 1886 году американский промышленник по имени Спраг представил первый в мире двигатель постоянного тока с постоянной скоростью. Это позволило его компании издать мировой каталог промышленных электродвигателей. А вскоре, в 1889-90 годах, русский изобретатель и инженер Доливо-Добровольский представил первые в мире варианты трехфазного асинхронного двигателя с ротором с короткозамкнутым ротором. Интересно, что этот тип двигателей до сих пор используется в коммерческих целях.Руководствуясь собственным изобретением, Добровольский заявил, что двигатель Теслы непригоден для практического использования из-за двухфазных пульсаций.

    Вестингаузе удалось создать свой первый асинхронный двигатель, который можно было использовать практически в 1892 году. Он разработал асинхронный двигатель на 60 Гц в 1893 году, но все эти ранние двигатели были двухфазными. General Electric начала производить трехфазные асинхронные двигатели к 1891 году. Через пять лет, в 1896 году, Westinghouse и General Electric подписали соглашение о производстве ротора с короткозамкнутым ротором.

    В 1905 году Альфред Цеден запатентовал линейный асинхронный двигатель, который можно было использовать в лифтах или поездах. С тех пор Кемперу потребовалось около тридцати лет, чтобы построить этот линейный асинхронный двигатель для использования в 1935 году. Этот двигатель был далее импровизирован Лейтуэйтом. Именно он представил первую полноразмерную рабочую модель этого асинхронного двигателя.

    Удивительно наблюдать, как обычные двигатели превратились в современные мощные двигатели с лошадиными силами. Большинство из нас сказали бы, что мы не видим это чудо-изобретение каждый день, как мы видим другие изобретения вокруг нас.Подумайте еще раз! Это недооцененное изобретение является частью большинства электрических устройств, которые мы используем сегодня.


    Рубрики: Истории изобретений
    С тегами: электродвигатель, изобретение
     

    История электродвигателей

    Вы задумались, где бы мы были без электродвигателей? Сегодня вы можете найти их повсюду, от наших автомобилей до наших зубных щеток. Электродвигатели также используются для производства продуктов, которые делают возможной нашу современную жизнь.Поскольку электродвигатели так важны для сегодняшнего дня, давайте изучим их историю и посмотрим, как мы к этому пришли.


    Блог по теме: Управление повышением температуры в панелях управления электродвигателей

    Ранняя история

    Первый пригодный к использованию электродвигатель постоянного тока был построен Морицем фон Якоби в мае 1834 года. Позже Якоби построил лодку, приводимую в движение его электродвигателем, которая перевезла 14 человек через широкую реку.С этим реальным применением электромеханической энергии наступила эра электродвигателей.

    Работа над электродвигателями продолжалась на протяжении многих лет, и к 1887 году в Ричмонде, штат Вирджиния, была введена в эксплуатацию первая тележка с электродвигателем. После этого вскоре были разработаны другие приложения для электродвигателей, и в 1892 году электрические лифты можно было найти в зданиях и других сооружениях.

    Индустриальный век

    Вскоре после этого электродвигатели нашли применение в промышленности.До этого времени промышленные процессы приводились в действие ремнями или валами, которые распределяли движение от сжатого воздуха, пара или гидравлического давления.

    Настройка или модификация процесса может быть трудоемким и длительным процессом для организации распределения электроэнергии. Это было дорого и медленно.

    Электродвигатели изменили это. Внезапно каждая рабочая станция или процесс могут иметь свой собственный источник движения, вдали от распределенных ремней и валов. Это значительно упростило производственный процесс, позволив создавать оборудование, которое могло бы в полной мере использовать доступное пространство.

    Промышленная революция

    Эта новообретенная возможность автономного оборудования позволила магазинам нанять больше людей для средней фабрики. Это также было безопаснее, поскольку отпала необходимость в распределении через ремни и валы. Фабрика больше не была лабиринтом опасного распределения механической энергии.

    Вскоре для двигателей были разработаны электрические системы управления. Эта возможность точного управления позволяла специальному оборудованию выполнять работы, которые в прошлом были трудными или невозможными.Машины были усовершенствованы, чтобы воспользоваться этой возможностью, и вскоре на рынке появился новый класс продуктов.

    Благодаря электродвигателю у нас было больше рабочих мест, лучшее оборудование и новые процессы, которые создали новые продукты и рынки. Промышленная революция была на нас.

    Приложения везде

    В те ранние годы электродвигатели не ограничивались только промышленностью. Вскоре их стали использовать на мельницах, заменив животную и гидравлическую энергию.Многие насосы для воды перешли на электродвигатели.

    В транспорте предпочтение отдается электродвигателю. Вскоре корабли и локомотивы заменили паровую энергию электрическими двигателями, и они никогда не оглядывались назад. Электродвигатели были повсюду.

    Электродвигатели и сегодня повсюду. По оценкам Министерства энергетики, половина энергосистемы страны используется для питания электродвигателя.

    Дальнейшее усовершенствование двигателей переменного и постоянного тока

    С момента своего скромного начала электродвигатель постоянного тока превратился в мощное устройство, обладающее огромным пусковым крутящим моментом в эффективном корпусе.Двигатели постоянного тока также используются в высокоскоростных приложениях.

    За последние 30 лет технология управления двигателями переменного тока претерпела значительные изменения. Сегодня эти точные контроллеры дали двигателям переменного тока новую жизнь, поскольку они могут значительно повысить их эффективность и выходную мощность.

    Технология все еще находится в стадии разработки, и будущее электродвигателей выглядит блестящим, поскольку мы переводим наши личные автомобили с двигателей, работающих на ископаемом топливе, на экологически чистые двигатели с электрическим приводом.

    Сегодняшние электродвигатели далеки от их скромного начала, но мы обязаны их существованием тем пионерам, которые заложили основу для всего, что произошло с тех пор.Электродвигатели завтрашнего дня и их применение наверняка будут такими же захватывающими, как и все, что было до этого. Но ясно одно — в нашем будущем будут электродвигатели.

    История электромобиля

    Электромобили, появившиеся более 100 лет назад, сегодня переживают рост популярности по многим из тех же причин, по которым они были популярны изначально.

    Будь то гибрид, подключаемый гибрид или полностью электрический, спрос на автомобили с электроприводом будет продолжать расти, поскольку цены падают, а потребители ищут способы сэкономить деньги на заправке.Согласно отчету Navigant Research, к 2020 году во всем мире продажи электромобилей составляют более 3% продаж новых автомобилей и могут вырасти почти до 7%, или 6,6 млн в год.

    В связи с растущим интересом к электромобилям мы смотрим, где эта технология была и куда она движется. Отправляйтесь вместе с нами в прошлое, исследуя историю электромобилей.

    Рождение электромобиля

    Трудно связать изобретение электромобиля с одним изобретателем или страной.Вместо этого это была серия прорывов — от батареи до электродвигателя — в 1800-х годах, которые привели к появлению первого электромобиля на дороге.

    В начале века новаторы в Венгрии, Нидерландах и США, в том числе кузнец из Вермонта, начали экспериментировать с концепцией автомобиля с батарейным питанием и создали одни из первых небольших электрических легковые автомобили. И хотя Роберт Андерсон, британский изобретатель, примерно в это же время разработал первую грубую электрическую тележку, только во второй половине 19 века французские и английские изобретатели создали одни из первых практических электромобилей.

    Здесь, в США, первый успешный электромобиль дебютировал примерно в 1890 году благодаря Уильяму Моррисону, химику, который жил в Де-Мойне, штат Айова. Его автомобиль с шестью пассажирами, способный развивать максимальную скорость 14 миль в час, был немногим больше, чем электрифицированный фургон, но это помогло пробудить интерес к электромобилям.

    В течение следующих нескольких лет электромобили от разных автопроизводителей начали появляться в США. Парк Нью-Йорка даже насчитывал более 60 электрических такси.К 1900 году электромобили достигли своего расцвета, составляя около трети всех транспортных средств на дорогах. В течение следующих 10 лет они продолжали показывать высокие продажи.

    Ранний взлет и падение электромобиля

    Чтобы понять популярность электромобилей в 1900 году, также важно понять развитие личного автомобиля и другие доступные варианты. На рубеже 20-го века лошадь все еще была основным средством передвижения. Но по мере того, как американцы становились более зажиточными, они обращались к недавно изобретенному автомобилю — доступному в паровой, бензиновой или электрической версиях — чтобы передвигаться.

    Пар был проверенным и надежным источником энергии, доказавшим свою надежность для питания заводов и поездов. Некоторые из первых самоходных транспортных средств в конце 1700-х годов полагались на пар; тем не менее, только в 1870-х технология прижилась в автомобилях. Частично это связано с тем, что пар не очень удобен для личного транспорта. Паровым транспортным средствам требовалось длительное время запуска — иногда до 45 минут на морозе — и их нужно было доливать водой, что ограничивало их радиус действия.

    С появлением на рынке электромобилей появился новый тип транспортных средств — автомобиль с бензиновым двигателем — благодаря усовершенствованию двигателя внутреннего сгорания в 1800-х годах.Хотя бензиновые автомобили были многообещающими, они не обошлись без недостатков. Для их вождения требовалось много ручных усилий — переключение передач было непростой задачей, и их нужно было запускать с помощью рукоятки, что усложняло работу с ними для некоторых. Они также были шумными, и их выхлоп был неприятным.

    У электромобилей не было проблем, связанных с паром или бензином. Они были тихими, легкими в управлении и не выделяли вонючих загрязняющих веществ, как другие автомобили того времени. Электромобили быстро стали популярны среди городских жителей, особенно среди женщин.Они идеально подходили для коротких поездок по городу, а плохие дорожные условия за пределами города означали, что немногие автомобили любого типа могли отправиться дальше. По мере того, как все больше людей получали доступ к электричеству в 1910-х годах, стало легче заряжать электромобили, что повышало их популярность во всех сферах жизни (включая некоторых из «самых известных и выдающихся производителей бензиновых автомобилей», таких как 1911 New York Times). указана статья ).

    Многие новаторы того времени обратили внимание на высокий спрос на электромобили, изучая способы улучшения технологии.Например, Фердинанд Порше, основатель одноименной компании по производству спортивных автомобилей, в 1898 году разработал электромобиль под названием P1. Примерно в то же время он создал первый в мире гибридный электромобиль — автомобиль, работающий на электричестве и газовый двигатель. Томас Эдисон, один из самых плодовитых изобретателей в мире, считал электромобили превосходной технологией и работал над созданием лучшей аккумуляторной батареи для электромобилей. Согласно Wired , даже Генри Форд, друживший с Эдисоном, сотрудничал с Эдисоном в 1914 году, чтобы изучить варианты недорогого электромобиля.

    Тем не менее, удар по электромобилям нанесла серийная модель Т Генри Форда. Представленная в 1908 году модель T сделала автомобили с бензиновым двигателем широко доступными и доступными. К 1912 году бензиновый автомобиль стоил всего 650 долларов, а электрический родстер стоил 1750 долларов. В том же году Чарльз Кеттеринг представил электрический стартер, устранив необходимость в ручном приводе и увеличив продажи автомобилей с бензиновым двигателем.

    Другие разработки также способствовали упадку электромобилей.К 1920-м годам в США была улучшенная система дорог, соединяющих города, и американцы хотели выйти и исследовать. С открытием месторождений сырой нефти в Техасе газ стал дешевым и легкодоступным для жителей сельских районов Америки, и по всей стране начали появляться заправочные станции. Для сравнения, в то время у очень немногих американцев за пределами городов было электричество. В конце концов, к 1935 году электромобили практически исчезли.

    Нехватка бензина вызвала интерес к электромобилям

    В течение следующих 30 лет или около того электромобили вступили в своего рода темные века с небольшим развитием технологий.Дешевый бензин в изобилии и постоянное совершенствование двигателя внутреннего сгорания препятствовали спросу на автомобили, работающие на альтернативном топливе.

    Перенесемся в конец 1960-х и начало 1970-х годов. Стремительный рост цен на нефть и нехватка бензина — пик которых пришелся на арабское нефтяное эмбарго 1973 года — вызвали растущий интерес к снижению зависимости США от иностранной нефти и поиску местных источников топлива. Конгресс принял это к сведению и принял Закон об исследованиях, разработках и демонстрациях электрических и гибридных транспортных средств 1976 года, разрешающий Министерству энергетики поддерживать исследования и разработки в области электрических и гибридных транспортных средств.

    Примерно в это же время многие крупные и мелкие автопроизводители начали изучать варианты автомобилей на альтернативном топливе, включая электромобили. Например, General Motors разработала прототип городского электромобиля, который был представлен на Первом симпозиуме Агентства по охране окружающей среды по разработке энергосистем с низким уровнем загрязнения в 1973 году, а American Motor Company произвела электрические джипы для доставки, которые Почтовая служба США использовала в Программа испытаний 1975 года. Даже НАСА помогло повысить популярность электромобилей, когда их электрический луноход стал первым пилотируемым транспортным средством, совершившим поездку по Луне в 1971 году.

    Тем не менее, автомобили, разработанные и произведенные в 1970-х годах, по-прежнему имели недостатки по сравнению с автомобилями с бензиновым двигателем. Электромобили в то время имели ограниченную производительность — обычно достигали скорости 45 миль в час — и их типичный диапазон был ограничен 40 милями, прежде чем их нужно было перезарядить.

    Забота об окружающей среде продвигает электромобили вперед

    Снова перенесемся вперед — на этот раз в 1990-е годы. За 20 лет, прошедших после длинных газовых магистралей 1970-х годов, интерес к электромобилям в основном угас.Но новые федеральные и государственные правила начинают все менять. Принятие поправок к Закону о чистом воздухе 1990 г. и Закону об энергетической политике 1992 г., а также новые правила транспортных выбросов, изданные Калифорнийским советом по воздушным ресурсам, способствовали возобновлению интереса к электромобилям в США. модифицируя некоторые из своих популярных моделей автомобилей в электромобили. Это означало, что электромобили теперь достигли скорости и производительности, намного более близких к автомобилям с бензиновым двигателем, и многие из них имели запас хода в 60 миль.

    Одним из самых известных электромобилей того времени был EV1 компании GM, автомобиль, широко показанный в документальном фильме 2006 года Кто убил электромобиль? Вместо того, чтобы модифицировать существующий автомобиль, GM разработала и разработала EV1 с нуля. Благодаря запасу хода в 80 миль и способности разгоняться от 0 до 50 миль в час всего за семь секунд, EV1 быстро завоевал культ поклонников. Но из-за высоких производственных затрат EV1 никогда не был коммерчески жизнеспособным, и GM прекратила его выпуск в 2001 году.

    В условиях бурно развивающейся экономики, растущего среднего класса и низких цен на бензин в конце 1990-х многие потребители не беспокоились о экономичных автомобилях. Несмотря на то, что в то время не было особого внимания общественности к электромобилям, за кулисами ученые и инженеры при поддержке Министерства энергетики работали над улучшением технологии электромобилей, включая аккумуляторы.

    Новое начало для электромобилей

    В то время как все взлеты и падения индустрии электромобилей во второй половине 20-го века помогли показать миру перспективность технологии, настоящего возрождения электромобилей не произошло примерно до начала 21 века.В зависимости от того, кого вы спросите, это было одно из двух событий, вызвавших интерес, который мы наблюдаем сегодня к электромобилям.

    Первым поворотным моментом, по мнению многих, стало появление Toyota Prius. Выпущенный в Японии в 1997 году Prius стал первым в мире массовым гибридным электромобилем. В 2000 году Prius был выпущен во всем мире и сразу же стал пользоваться успехом у знаменитостей, что помогло поднять авторитет автомобиля. Чтобы сделать Prius реальностью, Toyota использовала никель-металлгидридную батарею — технологию, которая была подтверждена исследованиями Министерства энергетики.С тех пор рост цен на бензин и растущая обеспокоенность по поводу загрязнения окружающей среды углекислым газом помогли сделать Prius самым продаваемым гибридом в мире за последнее десятилетие.

    (Историческое примечание: до того, как Prius мог быть представлен в США, Honda выпустила гибрид Insight в 1999 году, что сделало его первым гибридом, продаваемым в США с начала 1900-х годов.)

    Другим событием, которое помогло изменить форму электромобилей, стало объявление в 2006 году о том, что небольшой стартап из Силиконовой долины, Tesla Motors, начнет производство роскошного электрического спортивного автомобиля, который может проехать более 200 миль без подзарядки.В 2010 году Tesla получила ссуду в размере 465 миллионов долларов от Управления кредитных программ Министерства энергетики — ссуду, которую Tesla погасила на целых девять лет раньше — для создания производственного предприятия в Калифорнии. За короткое время с тех пор Tesla завоевала широкую известность благодаря своим автомобилям и стала крупнейшим работодателем в автомобильной промышленности Калифорнии.

    Объявление Tesla и последующий успех побудили многих крупных автопроизводителей ускорить работу над собственными электромобилями. В конце 2010 года в США были выпущены Chevy Volt и Nissan LEAF.С. рынок. Первый коммерчески доступный подключаемый гибрид Volt имеет бензиновый двигатель, который дополняет его электрический привод после разрядки аккумулятора, что позволяет потребителям ездить на электричестве в большинстве поездок и на бензине для увеличения запаса хода автомобиля. Для сравнения, LEAF — это полностью электрический автомобиль (часто называемый аккумуляторным электромобилем, электромобилем или просто электромобилем для краткости), то есть он приводится в действие только электродвигателем.

    В течение следующих нескольких лет другие автопроизводители начали выпуск электромобилей в США.С.; тем не менее, потребители по-прежнему сталкивались с одной из первых проблем электромобилей — где заряжать свои автомобили на ходу. В соответствии с Законом о восстановлении Министерство энергетики инвестировало более 115 миллионов долларов в создание общенациональной зарядной инфраструктуры, установив более 18 000 зарядных устройств для жилых, коммерческих и общественных помещений по всей стране. Автопроизводители и другие частные предприятия также установили свои собственные зарядные устройства в ключевых местах в США, в результате чего на сегодняшний день общее количество общественных зарядных устройств для электромобилей установлено в более чем 8000 различных мест с более чем 20 000 зарядных точек.

    В то же время новая аккумуляторная технология, поддерживаемая Управлением транспортных технологий Министерства энергетики, начала появляться на рынке, помогая увеличить запас хода электромобилей с подзарядкой от сети. В дополнение к аккумуляторной технологии почти во всех гибридах первого поколения исследования Департамента также помогли разработать технологию литий-ионных аккумуляторов, используемых в Volt. Совсем недавно инвестиции Департамента в исследования и разработки аккумуляторов помогли сократить расходы на аккумуляторы для электромобилей на 50 процентов за последние четыре года, одновременно улучшив производительность автомобильных аккумуляторов (имеется в виду их мощность, энергия и долговечность).Это, в свою очередь, помогло снизить стоимость электромобилей, сделав их более доступными для потребителей.

    Теперь у потребителей больше возможностей выбора, чем когда-либо, когда дело доходит до покупки электромобиля. Сегодня доступно 23 подключаемых электрических и 36 гибридных моделей различных размеров — от двухместного Smart ED до среднеразмерного Ford C-Max Energi и роскошного внедорожника BMW i3. Поскольку цены на бензин продолжают расти, а цены на электромобили продолжают падать, электромобили становятся все более популярными — более 234 000 подключаемых электромобилей и 3.Сегодня в США на дорогах 3 миллиона гибридов.

    Будущее электромобилей

    Трудно сказать, куда приведут электромобили в будущем, но очевидно, что они обладают большим потенциалом для создания более устойчивого будущего. Если бы мы перевели все автомобили малой грузоподъемности в США на гибриды или электромобили с подзарядкой от сети, используя наш текущий набор технологий, мы могли бы снизить нашу зависимость от иностранной нефти на 30-60 процентов, одновременно снизив выбросы углекислого газа в транспортном секторе на целых 20 процентов.

    Чтобы помочь добиться сокращения выбросов, в 2012 году президент Обама инициировал EV Everywhere Grand Challenge — инициативу Министерства энергетики, которая объединяет лучших и самых ярких ученых, инженеров и представителей бизнеса Америки, чтобы сделать электромобили с подключаемыми модулями более доступными, чем современный бензин. автомобилей с электроприводом к 2022 году. Что касается аккумуляторов, то Объединенный центр исследований в области накопления энергии при Аргоннской национальной лаборатории Департамента работает над преодолением самых больших научных и технических барьеров, мешающих крупномасштабным улучшениям аккумуляторов.

    Агентство передовых исследовательских проектов Департамента энергетики (ARPA-E) продвигает революционные технологии, которые могут изменить наше представление об электромобилях. От инвестиций в новые типы аккумуляторов, которые могут работать дальше без подзарядки, до экономически эффективных альтернатив материалам, критически важным для электродвигателей, проекты ARPA-E могут трансформировать электромобили.

    В конце концов, только время покажет, какие дорожные электромобили примут в будущем.

    Какая разница?

    • Гибридный электромобиль (сокращенно HEV) — это транспортное средство без возможности подключения к сети, но с системой электрического привода и аккумуляторной батареей.Его движущая энергия исходит только от жидкого топлива. Узнайте об истории гибрида — от первого в мире до самого продаваемого в мире.
    • Подключаемый гибридный электромобиль (также называемый PHEV) — это транспортное средство с возможностью подзарядки, которое может использовать для движения энергию либо от аккумулятора, либо от жидкого топлива. Узнайте о первом коммерчески доступном подключаемом гибриде.
    • Полностью электрическое транспортное средство (часто называемое аккумуляторно-электрическим транспортным средством, электромобилем или сокращенно EV или AEV) — это транспортное средство, которое получает энергию для движения полностью от своей батареи, и для подзарядки его необходимо подключить к сети. .Исследуйте эволюцию электромобиля, охватывая все, от его ранней популярности до средневековья и его возрождения сегодня.
    • Подключаемый электромобиль (или PEV) — это любое транспортное средство, которое можно подзаряжать от сети (подключаемый гибрид или полностью электрический автомобиль). Узнайте, как электромобили с подключаемым модулем могут помочь нам создать более устойчивое будущее.

    Какой была бы жизнь без электродвигателей?

    В 1800-х годах человек по имени Майкл Фарадей проводил эксперименты в области электромагнетизма.Его эксперименты в конечном итоге привели его к созданию первого электродвигателя. Это был довольно простой двигатель без практического применения, но это было начало. И это заложило основу для всех будущих электродвигателей.

    В 2015 году мы ежедневно полагаемся на множество различных электродвигателей. Они присутствуют во многих вещах, которыми мы пользуемся, и без них трудно представить себе жизнь.

    Вот 10 вещей, которых не было бы, если бы Фарадей не создал первый двигатель:

    Беговые дорожки №1

    Пытаетесь похудеть? Без щеточного двигателя постоянного тока внутри вашей беговой дорожки вам, возможно, придется выходить на улицу, чтобы бегать.Если идет снег, это может быть не так весело.

    #2 Электромобили

    Собираетесь на поле для гольфа? Эта тележка для гольфа, которая перевозит вас из одного конца поля в другой, наверняка пригодится. Но без двигателя постоянного тока внутри вам, возможно, придется выйти и толкнуть.

    Блендер №3

    Протеиновый коктейль, который вы приготовили сегодня утром, было бы намного сложнее смешать без универсального мотора AC-DC внутри вашего блендера. Он выполняет всю сложную работу по измельчению и смешиванию, так что вам не нужно этого делать.

    Вентиляторы #4

    Когда в комнатах вашего дома становится немного жарко, приятно включить вентилятор и ощутить прохладный ветерок, дующий вам в лицо. Без асинхронного двигателя внутри вам пришлось бы вытаскивать ручной вентилятор и выполнять всю тяжелую работу самостоятельно.

    Принтеры #5

    Нужно распечатать документ с компьютера? Давно прошли времена печатного станка, приводимого в движение человеком. Шаговый двигатель внутри вашего принтера позволяет ему быстро выдавать любую необходимую вам информацию.

    Пылесос №6

    Этот чистый ковер, который вы так любите, было бы немного сложнее чистить, если бы не универсальный двигатель, который у него внутри. Сохранение пола от грязи и пыли было бы гораздо более сложной задачей.

    #7 Часы

    Тик-так, тик-так… Хотите узнать, который час? Без синхронных двигателей вам, возможно, придется заводить часы вручную. Вместо этого вы можете просто вставить батареи и позволить двигателю выполнять всю тяжелую работу.

    #8 DVD-плееры

    Планируете сегодня вечером посмотреть 7-й -й сезон «Друзей» на DVD? Без бесколлекторного двигателя постоянного тока внутри вашего DVD-плеера вы были бы вынуждены собрать всех своих друзей вместе, чтобы лично провести реконструкцию.

    Электроинструмент №9

    Делаешь ремонт дома? Эта дрель, которую вы используете, не была бы такой же без универсального двигателя внутри. Вам придется вложить гораздо больше усилий в свое бурение.

    #10 Машинки на радиоуправлении

    Весело провести день с детьми? Радиоуправляемая машинка, которую они любят, не работала бы без бесколлекторного двигателя постоянного тока внутри. Они застряли бы, толкая свои машины вручную и «воображая», что они могут двигаться сами по себе. Ву ху!

    Первый электродвигатель Майкла Фарадея оказал огромное влияние на развитие технологии, которую мы используем и считаем само собой разумеющейся сегодня.

    Так что просто помните, что каждый раз, когда вы используете один из 10 предметов в этом списке, вы должны благодарить Майкла Фарадея за ту роль, которую он сыграл в создании электродвигателя.


    В Gabrian International мы используем «закон Фарадея», открытый в 1831 году, для производства всего, от тороидальных сердечников с ручной обмоткой до силовых трансформаторов на 200 кВ.

    Нам доверяют некоторые из самых известных брендов в мире, и большинство производителей не могут сравниться с широким ассортиментом предлагаемой нами продукции. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как мы можем помочь вам в производстве магнитов.

    Кто изобрел электродвигатель в 1873 году? – JanetPanic.com

    Кто изобрел электродвигатель в 1873 году?

    Зенобе Грамм

    Кто первым изобрел электродвигатель?

    Майкл ФарадейТомас ДэвенпортУильям СтердженЭмили Дэвенпорт

    Кто изобрел электродвигатель в 1821 году?

    Майкл Фарадей

    Как был изобретен электродвигатель?

    Первый коллекторный электродвигатель постоянного тока, способный вращать механизмы, был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году.После работы Стерджена американский изобретатель Томас Дэвенпорт и его жена Эмили Дэвенпорт построили электродвигатель постоянного тока коллекторного типа, который он запатентовал в 1837 году.

    Кто нашел электрический?

    Александр Лодыгин

    Какой электродвигатель у Теслы?

    Существует два основных типа электродвигателей, используемых в электромобилях, хотя существует множество вариаций на эти темы. Tesla, например, использует асинхронные двигатели переменного тока (AC) в модели S, но использует двигатели постоянного тока (DC) с постоянными магнитами в своей модели 3.

    Есть ли у Теслы мотор?

    Автомобили Tesla не оснащены двигателями внутреннего сгорания. Автомобили Tesla (как и все другие полностью электрические транспортные средства) содержат не двигатель, а двигатель, который питается от мощной аккумуляторной батареи автомобиля.

    Нужна ли Тесла замена масла?

    В отличие от автомобилей с бензиновым двигателем, автомобили Tesla не требуют традиционной замены масла, топливных фильтров, замены свечей зажигания или проверки выбросов.

    Часто ли Тесла ломается?

    Оригинальный ответ: как часто Тесла ломается? Редко и гораздо реже, чем сопоставимые (устаревшие) автомобили, работающие на ископаемом топливе.Редко и гораздо реже, чем сопоставимые (устаревшие) автомобили, работающие на ископаемом топливе.

    Какие проблемы с автомобилями Tesla?

    Самые большие проблемы, о которых сообщили владельцы Tesla Model 3

    1. Выключение во время движения.
    2. Запирание в машине.
    3. Полный отказ сенсорного экрана.
    4. Дефекты дверей, окон и багажника.
    5. Проблемы с окраской.
    6. Сенсорный экран нужен для настройки круиз-контроля.
    7. Ржавчина.
    8. Нечеткая камера заднего вида.

    Каковы недостатки владения Tesla?

    Недостатками автомобилей Tesla являются их цена, высокая стоимость ремонта, более длительное время ремонта, отсутствие сервисного центра, качество сборки, тусклый салон, низкая тяговая способность и деградация аккумулятора. Изучение всех преимуществ и недостатков владения Tesla сделает вас информированным покупателем.

    Является ли Тесла хорошим автомобилем для покупки?

    автомобиля Tesla также занимают высокие места в рейтингах NHTSA, и все они (Model 3, Model S, Model X) получили пятизвездочные оценки в соответствующих тестах.

    Что лучше купить или арендовать Tesla?

    Гораздо лучше купить Tesla, чем взять ее в аренду. Показательный пример: покупайте Tesla, а не сдавайте ее в аренду. Согласно финансовому калькулятору Tesla, примерная годовая процентная ставка по финансированию Tesla эквивалентна 2,49% (мы предполагаем кредит первого уровня), что намного лучше, чем процентная ставка по лизингу.

    Ремонт Теслы дорогой?

    Неудивительно, что ремонт Tesla в долгосрочной перспективе намного доступнее, чем ремонт многих других автомобилей.Определенный ремонт Tesla может быть дорогим, но частично это связано с тем, что компания позиционирует себя как роскошный вариант. Можно представить себе мир, в котором ремонт бюджетных марок электромобилей может быть очень доступным.

    Нужен ли гараж для Теслы?

    Вы можете владеть Tesla без гаража. Дома вы можете иметь зарядную станцию ​​без гаража или даже включить ее в существующую розетку. Если вы арендуете или владеете в месте, где установка зарядных станций не разрешена, вы можете заряжать свой автомобиль в другое время, например, на работе или во время выполнения поручений.

    Где я могу зарядить свою Tesla, если у меня нет гаража?

    Вам не нужен гараж для домашней зарядки, вам просто нужно место для установки EVSE. Мой настенный разъем Tesla Wall Connector установлен на стороне моего дома в конце подъездной дорожки, они защищены от непогоды. Единственным требованием к наружному креплению является то, что оно должно быть жестко подключено, вы не можете использовать вилку.

    Сколько стоит зарядная станция Tesla?

    Суперзарядка бесплатна для автомобилей, купленных до января 2017 года.Средняя стоимость нагнетателя в размере 0,25 доллара США за кВт также применима к модели 3. Полная перезарядка до 250 миль пробега стоит примерно 22 доллара США. Как правило, половинная зарядка (дальность действия 150 миль) будет стоить около 11 долларов.

    Могу ли я подключить Tesla к обычной розетке?

    Да. Адаптер для розетки 110 вольт (NEMA 5-15) входит в стандартную комплектацию всех новых автомобилей Tesla. Это обеспечивает примерно от двух до четырех миль в час заряда в зависимости от автомобиля. Для наилучшей домашней зарядки мы рекомендуем установить настенный разъем.

    Сколько стоит заправить аккумулятор Tesla?

    Если вы приобретете модель 3 Standard Range 2021 года, вы можете рассчитывать на то, что за полную зарядку аккумулятора придется заплатить около 7,65 долларов США. Таким образом, стоимость мили составляет около 0,03 доллара, или 2,91 доллара за 100 миль. Чтобы полностью зарядить модели Long Range и Performance 2021 года, это будет стоить 12,54 доллара.

    Сколько кВт батарея Тесла?

    Tesla Powerwall может похвастаться максимальной номинальной мощностью 5,0 кВт при полезной мощности 13,5 кВтч.

    Сколько весит батарея Теслы на 100 кВтч?

    Имея впечатляющие 1054 фунта (1054 фунта), аккумуляторная система была названа экспертами по аккумуляторным батареям «самой передовой крупномасштабной литиевой батареей, когда-либо произведенной на планете, и на ГОДЫ опережает все, что в настоящее время работает».

    Почему Тесла такие тяжелые?

    Самая большая причина, по которой Тесла весит так много, это их огромные батареи. Конечно, им не нужен топливный бак, поэтому там теряется некоторый вес. Это означает, что в среднем вес всего бензина в вашем автомобиле составляет около 120 фунтов.Даже на самой легкой модели Tesla это означало бы увеличение веса всего на 3%.

    .

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.