Електрически двигател: Разлика между версии

[[ImageФайл:Motors01CJC.jpg|thumbмини|240px|Различни видове електромотори.]]

[[FileФайл:3phase-rmf-320x240-180fc.gif|thumbмини|350px|[[Въртящо магнитно поле]] като сума от магнитните вектори на трифазни намотки.]]

[[ImageФайл:Faraday magnetic rotation.jpg|thumbмини|upright|200px|Експеримент на Фарадей, 1821<ref name="Faraday (1822)">{{cite journal|last=Faraday|first=Michael|title=On Some New Electro-Magnetical Motion, and on the Theory of Magnetism|journal=Quarterly Journal of Science, Literature and the Arts|year=1822|volume=XII|pages=74&nbsp;– 96 (§IX)|url=http://archive.org/details/quarterlyjournal12jour|accessdate=12 February 2013|publisher=Royal Institution of Great Britain}}</ref>]]

Има два основни типа електродвигатели&nbsp;– асинхронни и синхронни машини&nbsp;– те възникват, като замисъл и реализация почти едновременно&nbsp;в края на [[19 век|деветнадесетото столетие]] в резултат на упорития творчески труд на трима души&nbsp;– [[Никола Тесла]], [[Михаил О. Доливо-Доброволски]] и [[Галилео Ферарис]]. Те работят напълно независимо един от друг в различни държави. Всеки от тях разработва асинхронната си машина наред с късосъединената и&#768;ѝ „версия“ (с ротор накъсо). Разработват ги за [[полифазна токова система|дву- и трифазната токови системи]], съединенията на "звезда“ и „триъгълник“ за трифазни системи. По-късно се разработват машини „многоъгълник“ за повече от три фази.

* Първият колекторен DC електромотор в състояние да задвижи машини е изобретен от британския учен [[William Sturgeon]] през 1832 година<ref>{{cite book|last=Gee|first=William|title=Oxford Dictionary of National Biography|publisher=Oxford University Press|year=2004|chapter=Sturgeon, William (1783&nbsp;– 1850)|doi=10.1093/ref:odnb/26748 }}</ref>.

* След Sturgeon работата по електрически двигател за комерсиално използване е продължена от американския изобретател Томас Дейвънпорт, който патентова електромотор през 1837 година. Двигателите работят при скорост до 600 оборота в минута, и се използват за задвижване на машини в печатница<ref name="Garrison (1998)">{{cite book|last=Garrison|first=Ervan G.|title=A History of Engineering and Technology: Artful Methods|year=1998|url=http://books.google.ca/books/about/A_History_of_Engineering_and_Technology.html?id=5mvVElGudyYC&redir_esc=y|publisher=CRC Press|isbn=0-8493-9810-X|edition=2nd|accessdate=May 7, 2009.</}}</ref> .Поради липсата на централно токозахранване този тип задвижване обаче дълго време не търпи развитие.

* През 1855 Jedlik построил устройство работещо на подобни принципи. С него той задвижил модел на [[електрическа кола]] още същата година.

* Първият комерсиален успех на електромоторите е през 1871 година, благодарение на изобретението на [[Зеноб Грам]], който подобрява конструкцията на котвата. През 1873 г. Грам установява, че това динамо може да се използва и като електродвигател, което той демонстрира с голям ефект в изложби във Виена и Филаделфия, като свързва два такива DC машини на разстояние до 2 км една от друга, като генератор и двигател<ref name="gamme">{{cite conference|url=http://www.invent.org/hall_of_fame/270.html|title=Zénobe Théophile Gramme|accessdate=2012-09-19|booktitle=Invent Now, Inc. Hall of Fame profile.}}</ref>.

* През 1882 [[Никола Тесла]] открива принципите на [[алтернатор|въртящото магнитно поле]] и въвежда използването на въртящия момент за работа с машини. Той го използва, за да създаде един уникален двуфазен индукционен двигател през 1883&nbsp;г<ref name="TFI (now)">{{cite web|last=The Case Files: Nikola Tesla|title=Two-Phase Induction Motor|url=http://www.fi.edu/learn/case-files/tesla/motor.html|publisher=The Franklin Institute|accessdate=2 December 2012}}</ref><ref name="Smil (2005)">{{Cite book|first=Vaclav|last= Smil|title=Creating the Twentieth Century:Technical Innovations of 1867&nbsp;– 1914 and Their Lasting Impact|url=http://books.google.com/books?id=ZANP8uYlu1cC&pg=PA76|year=2005|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-988341-7|page=76}}</ref><ref name="Froehlich (1998)">{{Cite book|first=Fritz E.|last= Froehlich|coauthors=Kent, Allen|title=The Froehlich/Kent Encyclopedia of Telecommunications: Volume 17&nbsp;– Television Technology|url=http://books.google.com/books?id=8j5bJ5OkGpgC&pg=PA37|accessdate=10 October 2012|date=1 December 1998|publisher=CRC Press|isbn=978-0-8247-2915-8|pages=37–}}</ref><ref name="Drury">{{cite book|url=http://books.google.com/books?id=vDQHzeEmSfUC&pg=PR14&lpg=PR14&dq=tesla+Ferraris+induction&source=bl&ots=SLjNT7Ui97&sig=Mvp66d6LH3KWUxrjdVBvFpl-lbY&hl=en&sa=X&ei=eGx3UNCXKLCB0QHH1YFA&ved=0CEgQ6AEwBTgU#v=onepage&q=tesla%20Ferraris%20induction&f=false|first= Bill|last= Drury|title= Control Techniques Drives and Controls Handbook|page= page xiv|year=2001|publisher=Institution of Electrical Engineers|isbn=0-86296-793-4 <!--Bad checksum-->}}</ref><ref name="Langsdorf (1955)">{{cite book|last=Langsdork|first=Alexander Suss |title= Theory of Alternating-Current Machinery|year=1955|edition=2nd|page=245|url=http://books.google.ca/books/about/Theory_of_Alternating_Current_Machinery.html?id=zKVd780XHGcC&redir_esc=y|publisher=Tata McGraw-Hill|isbn=0-07-099423-4}}</ref><ref name="EAE (1977)">{{cite book|title=The Encyclopedia Americana| Volume 19|year= 1977|page=518}}</ref>

* През 1885 г., [[Галилео Ферарис]] независимо открива тази концепция<ref>{{cite web|title=Galileo Ferraris Physicist, Pioneer of Alternating Current Systems (1847&nbsp;– 1897) Inventor of the Induction Motor „Father of three-phase current“&nbsp;– Electrotechnical Congress, Frankfurt 1891|url=http://edisontechcenter.org/GalileoFerraris.html|publisher=Edison Tech Center|accessdate=3 July 2012}}</ref>. През 1888 г. Ферарис публикува своето откритие във вестника на Кралската Академия на науките в Торино<ref name="Ferraris (EBE)">{{cite web |url=http://www.britannica.com/EBchecked/topic/204963/Galileo-Ferraris |title=Galileo Ferraris|publisher=Encyclopædia Britannica}}</ref><ref name="Biography of Galileo Ferraris">{{cite web |url=http://profiles.incredible-people.com/galileo-ferraris/|title=Biography of Galileo Ferraris|publisher=Incredible People&nbsp;– Biographies of Famous People}}</ref>. През същата година [[Никола Тесла]] патентова двуфазна система за захранване на няколко вида двигатели на променлив ток, разработени от него. Поради големите възможности на променливия ток за отдалечено токозахранване, [[Джордж Уестингхаус]] незабавно купува патентите на Тесла и те са внедрени в производство.<ref name="Neidhofer (2007)">{{cite journal|last=Neidhöfer|first=Gerhard|title=Early Three-Phase Power (History)|journal=IEEE Power and Energy Magazine|volume=5|issue=5|pages=88&nbsp;– 100|doi=10.1109/MPE.2007.904752|url=http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?tp=&arnumber=4295047&contentType=Journals+%26+Magazines&queryText%3Dearly+three-phase+power+winner+in+the+development+of+polyphase}}</ref><ref name="Pansini (1989)">{{cite book |title= Basic of Electric Motors |last= Pansini |first= Anthony J. |year=1989 |publisher=Pennwell Publishing Company |isbn=0-13-060070-9 |page=45 |url=http://books.google.it/books?id=CxQdC6xPFSwC&pg=PA45&lpg=PA45&dq=GALILEO+FERRARIS+AC+MOTOR+INVENTION&source=web&ots=jjeS-hcv2T&sig=cYbNfNNeVwvMIhR-JCP8uReedRU&hl=it&sa=X&oi=book_result&resnum=1&ct=result#v=onepage&q&f=false}}</ref><ref name="Alger (1976)"/><ref name="Alger (1976)">{{cite journal|last=Alger|first=P.L.|coauthors=Arnold, R.E.|title=The History of Induction Motors in America|journal=Proceedings of the IEEE|year=1976|volume=64|issue=9|pages=1380&nbsp;– 1383|doi=10.1109/PROC.1976.10329|accessdate=1 December 2012}}</ref><ref name="Klooster (2009)">{{cite book|last=Klooster|first=John W.|title=Icons of Invention the Makers of the Modern World from Gutenberg to Gates.|publisher=ABC-CLIO|location=Santa Barbara|isbn=978-0-313-34744-3|url=http://books.google.com/books?id=WKuG-VIwID8C&pg=PA305&lpg=PA305&dq=tesla+hired+by+westinghouse&source=bl&ots=KDI0aTz0EK&sig=oct2jnPyWkQ3qvUR-JmstK9F0FI&hl=en&sa=X&ei=jRwxUKK3LtS80QHjxoGYAg&sqi=2&ved=0CEEQ6AEwAw#v=onepage&q=tesla%20hired%20by%20westinghouse&f=false|date=30 July 2009 |[page=305|accessdate=10 September 2012}}</ref><ref name="Klooster (2009)"/><ref name="Day (1996)">{{cite book|last=Day|first=Lance |title=Biographical Dictionary of the History of Technology|year=1996|publisher=Routledge|location=London|isbn=0-203-02829-5|coauthors=McNeil, Ian; (Editors)|page=1204|accessdate=2 December 2012|url=http://books.google.ca/books?id=n--ivouMng8C&pg=PA1204&lpg=PA1204&dq=tesla+induction+motor+patent&source=bl&ots=CwZdCXFBMs&sig=yHtXcB6ukl3dO26c73h884URzsI&hl=en&sa=X&ei=1VpOUKCPAaLv0gGb14HwAw&redir_esc=y#v=onepage&q=tesla%20induction%20motor%20patent&f=false}}</ref><ref name="Froehlich (1992)">{{cite book|last=Froehlich|first=Fritz E. Editor-in-Chief|coauthors=Allen Kent Co-Editor|title=The Froehlich/Kent Encyclopedia of Telecommunications: Volume 17&nbsp;– Television Technology to Wire Antennas|year=1992|publisher=Marcel Dekker, Inc.|location=New York|isbn=0-8247-2902-1|url=http://www.amazon.com/Froehlich-Kent-Encyclopedia-Telecommunications-Television/dp/0824729153#reader_0824729153|edition=First|accessdate=2 December 2012|page=36}}</ref>

* [[Михаил Доливо-Доброволски]] доразвива идеята, като изобретява трифазен мотор с кафезен ротор през 1889 г. и трифазен [[трансформатор]] през 1890 година<ref>{{cite book|last=Hubbell|first=M.W.|year=2011|title=The Fundamentals of Nuclear Power Generation Questions & Answers.|publisher=Authorhouse|isbn=978-1-4634-2441-1|url=http://www.amazon.com/Fundamentals-Nuclear-Power-Generation-Questions/dp/1463424418|page=27}}</ref><ref name="IEEE German Ch. (2012)">{{cite journal|last=VDE Committee History of Electrical Engineering IEEE German Chapter|title=150th Birthday of Michael von Dolivo-Dobrowolsky Colloquium|volume=13|year=2012|month=January|url=http://www.vde.com/de/fg/ETG/Arbeitsgebiete/Geschichte/Aktuelles/Seiten/150JMDD.aspx|accessdate=10 February 2013}}</ref>. Този тип двигатели и досега се използват най-често.<ref name="Dolivo-Dobrowolsky (1891)">{{cite journal|last=Dolivo-Dobrowolsky|first=M.|journal=ETZ|year=1891|volume=12|pages=149, 161}}</ref>.

Синхронните машини са се използвали най -вече като генератори. В последно време все по-често се използват и като двигатели. Особено бурно това стана след създаването на мощни ключови транзистори от типа IGBT, MOSFET и тиристори GTO, IGCT, SGCT имащи възможност и за изключване по управляващия електрод. Синхронните двигатели са незаменими при използването им за свръх големи мощности. Най-големият синхронен двигател е с мощност 220&nbsp;MW и се използва за задвижване на вентилатор за аеродинамична тръба.

[[ImageФайл:Stator and rotor by Zureks.JPG|thumbмини|leftляво|200px|Разглобен асинхронен двигател с кафезен ротор]]

Асинхронен двигател е двигател при който честотата на въртене на ротора не е равна на честотата на въртящото магнитно поле, създавано от намотките на статора. Поради простото си устройство, надеждност и по-ниска цена това са най -често използваните електромотори в днешно време. По количеството захранващи фази тези двигателите се подразделят на:

[[FileФайл:Electric_motors_en.jpg|thumbмини|120px|Електрически двигатели с различни размери.]]

Предимството на универсалния двигател е, че може да се захранва с променливо напрежение и има близки характеристики с постояннотоковия двигател: голям пусков въртящ момент, малки размери, високи скорости на въртене, лесно регулиране на скоростта на въртене. Затова такива двигатели се използват в мощни ръчни инструменти (ъглошлайфи, ръчни бормашини, електрически ножици и триони, домакински и промишлени миксери, и др.) Тези двигатели, както и постояннотоковите, имат много добри масообени показатели. Регулирането на оборотите им, когато е захранен с променливо напрежение, се осъществява с [[тиристор]]на или [[Транзистор|транзисторнатранзистор]]на схема. Стъпковият контрол при стъпковите двигатели лесно може да се осъществи с [[микропроцесор]]на схема и тиристор или транзистор, комутиращ намотките. Домакинските роботи, които се рекламират заради многото си скорости, комбинират намотки с няколко извода който се управляват от контролери.