Сложно представить себе жизнь современных людей без электрических двигателей. Эта конструкция прочно вошла в разные сферы и сделала жизнь более комфортной. При этом далеко не каждому известно, кто именно изобрел электродвигатель. На самом деле свой вклад в появление этой конструкции внесли многие ученые, которые проводили значимые исследования в сфере электромеханики.
Вклады ученых в электромеханику
Первые значимые эксперименты в области электромеханики провел итальянский исследователь Вольт. Именно он создал химический источник тока. Это случилось больше 2 столетий назад – в 1800 году.
Через 20 лет датский физик Эрстед сумел открыть уникальное свойство. Он установил, что протекающий ток может вызывать отклонение магнитной стрелки в плоскости. Уже в 1821 году известный британский ученый Майкл Фарадей издал важный трактат, в котором описал новые электромагнитные движения и сформулировал теорию магнетизма. В своей работе физик детально описал, как можно стимулировать безостановочное движение магнитной стрелки вокруг фиксированного магнитного полюса.
Установка, которую сконструировал ученый, давала возможность сформировать постоянное преобразование электрической энергии в механическую. Именно эта конструкция считается первым электродвигателем в истории.
В 1822 году французский исследователь Андре Мари Ампер сделал важное открытие. Он установил, что соленоид обладает магнитным эффектом. К тому же исследователь сформулировал идею, что катушка с протекающим током и постоянный магнит полностью эквивалентны. Помимо этого, для усиления магнитного эффекта было предложено поместить в центральную часть катушки металлический сердечник. В тот же период Барлоу придумал униполярный электродвигатель. Его конструкция получила название колеса Барлоу.
В 1925 году Араго продемонстрировал общественности уникальный эксперимент. Он заключался в том, что медный диск стимулировал движение магнитной стрелки, которая подвешивалась сверху. В том же году Стерджен сделал первый электромагнит.
В 1831 году одновременно 2 знаменитых физика Фарадей и Генри сделали важное открытие. Независимо друг от друга исследователи установили существование электромагнитной индукции. Однако Фарадей первым опубликовал результаты своего исследования.
В 1832 году французский исследователь Пикси сконструировал первый генератор переменного тока. Он включал конструкцию из 2 катушек с металлическим сердечником, напротив которого находился свободно крутящийся магнит в виде подковы. После добавления коммутатора к этой конструкции она начала синтезировать пульсирующий постоянный ток.
В 1833 году широкой публике был представлен электрический двигатель на постоянном токе. Его автором стал Стреджен. Его конструкцию впервые удалось использовать на практике.
В том же году Ленц выпустил труд, в котором доказал, что электрический двигатель и генератор являются взаимозаменяемыми. Это явление получило название закона взаимности магнитоэлектрических явлений.
Появление первых электрических двигателей
Создание первых электродвигателей стало настоящим прорывом в сфере науки и техники. Это изобретение появилось благодаря вкладу целого ряда известных ученых.
Изобретение Якоби
Немецкий и русский физик Борис Якоби изобрел первый электрический двигатель с непосредственным вращением рабочего вала. Когда это произошло? Свое изобретение ученый представил в мае 1834 года. Мощность устройства составляла примерно 15 Ватт, а частота вращения ротора доходила до 80-120 оборотов в минуту. До этого момента применялись исключительно конструкции, которые отличались возвратно-поступательным или качательным перемещением якоря.
На этом Борис Якоби не прекратил свою работу. В 1839 году исследователь придумал лодку с электродвигателем, мощность которого составляла 1 лошадиную силу. В ней было предусмотрено 14 посадочных мест. В период испытаний удалось установить, что конструкция может двигаться по реке против течения. Таким образом удалось найти практическое применение электродвигателю.
В последующие 45 лет бельгийские, шотландские, немецкие и британские ученые создавали, улучшали и испытывали электродвигатели, которые предназначались для локомотивов, промышленных приводов и прочих механизмов. Благодаря перечисленным экспериментам удалось создать асинхронный электрический двигатель.
Вклад Дэвенпорта
Благодаря проведению опытов с магнитами американский ученый Томас Дэвенпорт создал свой первый электромотор. Появление этого изобретения датируется июлем 1834 года. В декабре того же года исследователь впервые вынес эту конструкцию на суд публики. В 1837 году ученый запатентовал созданную им электрическую машину.
Двигатель Дэвидсона
Шотландский исследователь Роберт Дэвидсон проводил работы по созданию электрического двигателя, начиная с 1837 года. Ученому удалось изготовить несколько приводов для токарного станка. Также изобретатель сделал ряд моделей транспортного средства. К тому же Дэвидсона считают создателем первого электрического локомотива.
Изобретения других ученых
Создание электрического двигателя связывают с именами других известных исследователей. Среди них стоит выделить следующих ученых:
- Сименс – этот немецкий инженер считается основателем компании Siemens. В 1856 году исследователь придумал электрический генератор, оснащенный двойным Т-образным якорем. Ученый стал первым, кто расположил обмотки в пазах.
- Максвелл – сумел обобщить сведения об электромагнетизме в 4 важных уравнениях. Это произошло в 1861-1864 годах. В сочетании с выражением для силы Лоренца работа Максвелла формирует полную систему уравнений классической электродинамики.
- Грамм – в 1871-1873 годах этот бельгийский исследователь устранил важный минус электрических машин, который проявлялся в виде выраженной пульсации синтезируемого тока и быстром перегревании. Грамм предложил изготовить генератор с самовозбуждением, оснащенный кольцевым якорем.
- Феррарис – этот итальянский физик придумал первый двухфазный асинхронный двигатель. Это произошло в 1885 году. Однако исследователь был уверен, что такая конструкция не будет иметь КПД больше 50 %. Потому он быстро утратил интерес к своему изобретению и не работал над его улучшением. При этом считается, что Феррарису удалось первым описать явление вращающегося магнитного поля.
- Тесла – американец сербского происхождения независимо от Феррариса придумал двухфазный асинхронный двигатель и получил патент на него. Это случилось в 1887 году. Для конструкции ученого было характерно наличие явно выраженных полюсов статора. При этом Тесла ошибочно полагал, что двухфазная система токов считается наиболее оптимальной с экономической точки зрения.
- Доливо-Добровольский – русский техник польского происхождения придумал ротор в форме так называемой беличьей клетки. Работа ученого датируется 1889-1891 годами. Последующие усилия ученого завершились созданием трехфазной системы переменных токов. К тому же исследователь придумал трехфазный асинхронный двигатель, который получил в промышленности широкое распространение и почти не изменился до настоящего времени.
Что лучше – двухфазная или трехфазная система
Доливо-Добровольский обоснованно полагал, что наращивание количества фаз в электромоторе способствует улучшению распределения намагничивающей силы по окружности статора. Переход к трехфазной системе имеет в этом отношении много преимуществ. При этом последующее увеличение количества фаз лишено целесообразности, поскольку провоцирует существенное увеличение затрат металла на провода.
Тесла же был уверен, что меньшее количество фаз сокращает потребность в проводах. Как следствие, устройство электропередачи становится более доступным по цене. При этом двухфазная система передачи нуждалась в использовании 4 проводов. Это считалось нежелательным в сравнении с 2-проводными системами постоянного или однофазного переменного токов. Потому Тесла рекомендовал использовать для двухфазной системы 3-проводную линию. При этом он предлагал делать один провод общим. Однако это не слишком существенно уменьшало затраты металла, поскольку общий провод должен был иметь большее сечение.
Таким образом предложенная Доливо-Добровольским трехфазная система токов считалась оптимальной для передачи энергии. Она почти сразу стала широко использоваться в промышленности и до настоящего времени остается основной системой передачи электроэнергии.
Создание электродвигателя стало настоящим прорывом в научно-технической сфере. Это устройство по сей день активно применяется в самых разных сферах человеческой жизни.
Сообщение появились сначала на .
Комментарии (0)