Kennis

Geschiedenis van de ontwikkeling van DC-motoren

May 25, 2022 Laat een bericht achter

De eerste commutator-gelijkstroom-elektromotor die machines kan draaien, werd in 1832 uitgevonden door de Britse wetenschapper William Sturgeon. Na het werk van Sturgeon werd een gelijkstroom-elektromotor van het commutatortype gebouwd door de Amerikaanse uitvinder Thomas Davenport en zijn vrouw, Emily Davenport, waarop hij patent had aangevraagd. in 1837. De motoren draaiden tot 600 omwentelingen per minuut en dreven werktuigmachines en een drukpers aan. Vanwege de hoge kosten van primaire batterijvoeding waren de motoren commercieel niet succesvol en ging Davenport failliet. Verschillende uitvinders volgden Sturgeon bij de ontwikkeling van gelijkstroommotoren, maar kregen allemaal te maken met dezelfde problemen met de batterijkosten. Omdat er op dat moment geen elektriciteitsdistributiesysteem beschikbaar was, ontstond er geen praktische commerciële markt voor deze motoren.

 

Na vele andere min of meer succesvolle pogingen met relatief zwakke roterende en heen en weer bewegende apparaten creëerde de Pruisisch/Russische Moritz von Jacobi in mei 1834 de eerste echte roterende elektromotor. Deze ontwikkelde een opmerkelijk mechanisch uitgangsvermogen. Zijn motor vestigde een wereldrecord, dat Jacobi vier jaar later in september 1838 verbeterde. Zijn tweede motor was krachtig genoeg om een ​​boot met 14 mensen over een brede rivier te drijven. Het was ook in 1839/40 dat andere ontwikkelaars erin slaagden motoren te bouwen met vergelijkbare en later hogere prestaties.

 

In 1855 bouwde Jedlik een apparaat met vergelijkbare principes als die gebruikt in zijn elektromagnetische zelfrotors, dat in staat was tot nuttig werk. In datzelfde jaar bouwde hij een elektrisch modelvoertuig.

Een belangrijk keerpunt kwam in 1864, toen Antonio Pacinotti voor het eerst het ringanker beschreef (hoewel aanvankelijk bedacht in een DC-generator, dat wil zeggen een dynamo). Dit kenmerkte symmetrisch gegroepeerde spoelen die op zichzelf waren gesloten en verbonden met de staven van een commutator, waarvan de borstels praktisch niet-fluctuerende stroom afleverden. De eerste commercieel succesvolle gelijkstroommotoren volgden de ontwikkelingen van Zénobe Gramme, die in 1871 het ontwerp van Pacinotti opnieuw uitvond en enkele oplossingen van Werner Siemens overnam.

 

Een voordeel voor gelijkstroommachines kwam van de ontdekking van de omkeerbaarheid van de elektrische machine, die in 1867 door Siemens werd aangekondigd en in 1869 door Pacinotti werd waargenomen. Gramme demonstreerde het per ongeluk ter gelegenheid van de Weense Wereldtentoonstelling van 1873, toen hij twee van dergelijke machines met elkaar verbond. DC-apparaten tot 2 km van elkaar, waarbij de ene als generator en de andere als motor wordt gebruikt.

 

De trommelrotor werd in 1872 geïntroduceerd door Friedrich von Hefner-Alteneck van Siemens & Halske om het ringanker van Pacinotti te vervangen, waardoor de efficiëntie van de machine werd verbeterd. De gelamineerde rotor werd het jaar daarop door Siemens & Halske geïntroduceerd, waardoor er minder ijzerverliezen en hogere inductiespanningen werden bereikt. In 1880 voorzag Jonas Wenström de rotor van sleuven voor de wikkeling, waardoor de efficiëntie verder werd verhoogd.

 

In 1886 vond Frank Julian Sprague de eerste praktische gelijkstroommotor uit, een vonkvrij apparaat dat een relatief constante snelheid handhaafde onder variabele belastingen. Andere elektrische uitvindingen van Sprague rond deze tijd verbeterden de elektriciteitsdistributie van het elektriciteitsnet aanzienlijk (voorgaand werk dat werd gedaan terwijl hij in dienst was van Thomas Edison), maakten het mogelijk dat de stroom van elektromotoren werd teruggevoerd naar het elektriciteitsnet, zorgden voor elektrische distributie naar trolleys via bovenleidingen en de trolleystang, en voorzien van controlesystemen voor elektrische operaties. Hierdoor kon Sprague elektrische motoren gebruiken om het eerste elektrische trolleysysteem uit te vinden in 1887-1888 in Richmond, Virginia, de elektrische lift en het controlesysteem in 1892, en de elektrische metro met onafhankelijk aangedreven centraal bestuurde auto's. De laatste werden voor het eerst geïnstalleerd in 1892 in Chicago door de South Side Elevated Railroad, waar het in de volksmond bekend werd als de "L". Sprague's motor en aanverwante uitvindingen leidden tot een explosie van interesse en gebruik in elektrische motoren voor de industrie. De ontwikkeling van elektromotoren met een acceptabel rendement werd tientallen jaren vertraagd doordat het extreme belang van een luchtspleet tussen de rotor en de stator niet werd erkend. Efficiënte ontwerpen hebben een relatief kleine luchtspleet. De St. Louis-motor, die lang in klaslokalen werd gebruikt om motorische principes te illustreren, is om dezelfde reden inefficiënt en lijkt in niets op een moderne motor.

 

Elektromotoren hebben een revolutie teweeggebracht in de industrie. Industriële processen werden niet langer beperkt door krachtoverbrenging met behulp van lijnassen, riemen, perslucht of hydraulische druk. In plaats daarvan zou elke machine kunnen worden uitgerust met zijn eigen stroombron, wat een gemakkelijke bediening op het punt van gebruik mogelijk maakt en de efficiëntie van de krachtoverbrenging verbetert. Elektromotoren die in de landbouw werden toegepast, elimineerden de spierkracht van mens en dier bij taken als het hanteren van graan of het oppompen van water. Huishoudelijk gebruik (zoals in wasmachines, vaatwassers, ventilatoren, airconditioners en koelkasten (ter vervanging van koelboxen)) van elektromotoren verminderde het zware werk in huis en maakte hogere eisen aan gemak, comfort en veiligheid mogelijk. Tegenwoordig verbruiken elektromotoren meer dan de helft van de elektrische energie die in de VS wordt geproduceerd.



Aanvraag sturen