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Elektromotor

Jun 27, 2017

Faradays elektromagnetische Experiment, 1821[1]

Vielleicht waren die ersten Elektromotoren einfache elektrostatische Geräte von der schottischen Mönch Andrew Gordon in den 1740er Jahren erstellt.[2]Das theoretische Prinzip hinter Produktion mechanischer Gewalt durch die Wechselwirkungen von elektrischem Strom und ein magnetisches Feld, Ampère Kraft Gesetz, wurde später von André-Marie Ampère im Jahre 1820 entdeckt. Die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie Byelectromagnetic Mittel, zeigte der englische Wissenschaftler Michael Faraday im Jahre 1821. Eine frei hängende Kabel wurde in einen Pool von Quecksilber, tauchte auf der Permanentmagneten (PM) platziert wurde. Wenn ein Strom durch den Draht geleitet wurde, gedreht der Draht um den Magneten, zeigen, dass der Strom eine enge kreisförmigen Magnetfeld um den Draht hervorbrachte.[3]Dieser Motor wird oft in Physik-Experimente, Sole, die als Ersatz für giftiges Quecksilber demonstriert. Obwohl Barlow Rad eine frühe Veredelung zu dieser Demonstration Faraday war diese und ähnliche Homopolar Motoren ungeeignet für praktische Anwendung erst spät im Jahrhundert verbleiben.

Die Jedlik "elektromagnetische selbst-Rotor", 1827 (Museum für angewandte Kunst, Budapest). Der historische Motor funktioniert immer noch perfekt heute.[4]

Im Jahre 1827 experimentierten ungarischen Physiker Ányos Jedlik mit elektromagnetischen Spulen. Nach Jedlik die technischen Probleme der kontinuierlichen Rotation mit der Erfindung des Kommutators gelöst, rief er seine frühen Geräte "elektromagnetische selbst-Rotoren". Obwohl sie nur für didaktische Zwecke verwendet wurden, im Jahre 1828 Jedlik demonstriert das erste Gerät, um die drei wichtigsten Komponenten der praktischen Gleichstrommotoren enthalten: der Stator, Rotor und Kommutator. Das Gerät beschäftigt keine Permanentmagnete, die Magnetfelder der stationären und rotierenden Komponenten wurden ausschließlich durch die Ströme, die durch ihre Windungen gefertigt.[5][6][7][8][9][10][11]

Erfolg mit Gleichstrommotoren[Bearbeiten]

Nach viele andere mehr oder weniger erfolgreiche Versuche mit relativ schwachen drehen und Hubkolben-Apparat der preußischen Moritz von erstellt Jacobi die erste wirkliche rotierenden Elektromotor im Mai 1834, die tatsächlich eine bemerkenswerte mechanische Leistung entwickelt. Sein Motor stellte einen Weltrekord, die nur vier Jahre später im September 1838 durch Jacobi selbst wurde verbessert.[12]Seine zweite Motor war stark genug, um ein Boot mit 14 Personen über einen breiten Fluss zu fahren. Es war nicht bis 1839/40, die anderen Entwicklern weltweit Motoren ähnlicher und später auch höhere Leistung bauen.

Der erste Kommutator DC Elektromotor in der Lage Maschinen wurde im Jahre 1832 von dem britischen Wissenschaftler William Sturgeon erfunden.[13]Nach Sturgeons Arbeit entstand ein Kommutator-Typ Gleichstrom-Elektromotor mit der Absicht, kommerzielle Nutzung gemacht durch den amerikanischen Erfinder Thomas Davenport, die er 1837 patentiert. Die Motoren mit bis zu 600 Umdrehungen pro Minute lief und angetriebene Werkzeugmaschinen und einer Druckmaschine.[14]Aufgrund der hohen Kosten der primäre Akku macht die Motoren waren kommerziell erfolglos und Davenport in Konkurs ging. Mehrere Erfinder folgte Stör in der Entwicklung von DC-Motoren, aber alle Probleme der gleichen Batterie Strom Kosten. Keine Elektrizitätsverteilung war zu der Zeit entwickelt worden. Wie Sturgeons Motor gab es keine praktischen kommerziellen Markt für diese Motoren.[15]

Jedlik erbaut 1855 ein Gerät mit ähnlichen Prinzipien mit denen in seiner elektromagnetischen selbst-Rotoren, die in der Lage, nützliche Arbeit war.[5][11]Im selben Jahr baute er eine Modell Elektrofahrzeug.[16]

Ein wichtiger Wendepunkt in der Entwicklung von Gleichstrommaschinen fand im Jahre 1864, als Antonio Pacinotti zum ersten Mal den Ring-Anker mit den symmetrisch gruppierten Windungen sich geschlossen und an den Bars von einem Kommutator die Bürsten von denen angeschlossen beschrieben praktisch nicht schwankenden Strom geliefert.[17][18]Der erste kommerziell erfolgreicheren Gleichstrommotoren folgte die Erfindung ByZénobe Gramm, im Jahre 1871, Pacinotti Design neu erfunden. Im Jahr 1873 zeigte Gramm, dass seine Dynamo könnte als Motor, herangezogen werden zeigte er mit großem Erfolg auf den Ausstellungen in Wien und Philadelphia durch den Anschluss von zwei solchen DC Motoren in einer Entfernung von bis zu 2 km voneinander entfernt, wie ein Generator.[19](Siehe auch 1873: l'Expérience Décisive [entscheidende Workaround].)

1886 erfand Frank Julian Sprague erste praktische DC-Motor, einem funkenfreien Motor, der relativ konstanten Geschwindigkeit bei Variablen Lasten beibehalten. Sprague electric Literatur über diese Zeit erheblich verbessert Raster Stromverteilung (vorherige Arbeit während von Thomas Edison beschäftigt), erlaubte Leistung von Elektromotoren bis ans Stromnetz, vorgesehen für die elektrische Verteilung an zurückgegeben werden Trolleys über Oberleitungen Trolley Pole und der zur Verfügung gestellten Steuerungssysteme für den elektrischen Betrieb. Dies ermöglichte es Sprague Elektromotoren verwenden, um die ersten elektrischen Trolley-System selbständig in 1887 / 88 in Richmond VA, die elektrischen Aufzug und Kontrollsystem im Jahre 1892 und der elektrische u-Bahn mit erfinden angetrieben zentral gesteuerten Autos, die ersten waren installiert im Jahre 1892 in Chicago durch die South Side Hochbahn wo es im Volksmund als das "L" bekannt wurde. Sprague Motor und damit verbundenen Erfindungen führte zu einer Explosion von Interesse und Einsatz in Elektromotoren für Industrie, während fast zeitgleich eine andere großer Erfinder sein Hauptkonkurrent, entwickelte die viel häufiger geworden wäre. Die Entwicklung von Elektromotoren akzeptablen Wirkungsgrad wurde seit mehreren Jahrzehnten um Fehler zu erkennen, die außerordentliche Bedeutung der einen relativ kleinen Luftspalt zwischen Rotor und Stator verzögert. Effiziente Designs haben einen vergleichsweise kleinen Luftspalt.[20] [a]TheSt. Louis-Motor, seit langem in den Klassenzimmern verwendet, um motor Prinzipien zu veranschaulichen ist für den gleichen Grund sowie erscheint nichts, wie ein moderner Motor extrem ineffizient.[21]

Anwendung von Elektromotoren revolutioniert Industrie. Industrielle Prozesse wurden nicht mehr durch Kraftübertragung mit Linie Wellen, Riemen, Druckluft oder Hydraulikdruck begrenzt. Stattdessen könnte jeden Maschine mit eigenem Elektromotor, eine einfache Steuerung Verwendungsstelle und Power-Getriebe-Leistungsfähigkeit zu verbessern. Elektromotoren in der Landwirtschaft angewendet eliminiert menschlicher und tierischer Muskelkraft von solchen Aufgaben wie der Umgang mit Getreide oder Wasserpumpen. Haushalt verwendet von Elektromotoren reduziert schwere Arbeit zu Hause und ermöglicht höhere Standards für Bequemlichkeit, Komfort und Sicherheit. Heute stehen Elektromotoren für mehr als die Hälfte des elektrischen Energieverbrauchs in den USA.[22]