L'émergence et le développement précoce des voitures électriques

La découverte des lois de l'électrodynamique par ampère (1822) et la loi d'induction de Faraday (1831) non seulement réfuté l'idée ancienne de l'absence de communication entre les phénomènes mécaniques et électriques de la nature, mais aussi créé les prémisses théoriques que les possibilités de travail mécanique au détriment de l'énergie électrique (moteur électrique ) et la production d'énergie électrique par le travail mécanique (générateur électrique).

Pour la commodité de l'affichage de la période initiale du développement des voitures électriques, qui coïncide avec la période de la victoire et la consolidation du capitalisme, il est conseillé d'utiliser un schéma de principe, couvrant la période de 1831 - l'année de publication des travaux de Faraday sur l'induction électromagnétique - à 1871 - le début de l'introduction de voitures électriques Gram.

Dans le diagramme de la branche supérieure consacrée aux activités des inventeurs du moteur électrique, et la partie inférieure - les activités des inventeurs de générateurs électromécaniques.

Chaque branche a ses propres caractéristiques qui sont qualitativement périodes de développement différentes indiquées sur le schéma, et leurs dirigeants. Dates inventions typiques sont marquées sur le graphique. En outre, le schéma a un lien de la ligne supérieure et inférieure branche appartenant à la découverte en 1838 par l'académicien E. X. Lenz réversibilité des modes de voitures électriques générateurs et moteurs.

Examiner chacune des branches du diagramme séparément. générateur électrique Inventeurs stimulé dans leur travail l'effet de basse et grande le seul inconvénient au moment de générateurs électriques actuels - générateurs chimiques: pile voltaïque, ou la batterie galvanique.

La base de la recherche en 1871 était l'œuvre de Faraday, le résultat dont ils dictaient la solution fondamentale au problème - le mouvement d'un conducteur dans un champ magnétique.

Conduire le développement de moteurs électriques précoces et génératrices à courant continu

Dans les expériences de champ magnétique de Faraday a été produit en utilisant des aimants naturels qui ont déterminé le contenu de la qualité de la première étape du développement de générateurs électromagnétiques, couvrant la période 1831-1851 Cette phase se caractérise principalement par l'utilisation d'aimants permanents pour produire un champ magnétique.

En faisant tourner le conducteur sous la forme d'une bobine avec le fil isolé enroulé sur lui qui guident le déplacement en parallèle, perpendiculairement aux lignes de force magnétique, de sorte que le caractère sinusoïdal généré courant transporté, variant en amplitude et en direction. Ceci, comme on l'appelle maintenant, courant alternatif monophasé ne reste pas dans une seule application, et donc la deuxième caractéristique importante de la première phase du développement de générateurs étaient des dispositifs de redressement courant alternatif - redresser les commutateurs.

Aimant permanent générateur Faraday, connu sous le nom "disque de Faraday", la dernière étape de ses recherches sur l'électromagnétisme: 1 - disque de cuivre; 2 - aimant permanent en forme de fer à cheval, collecteur axial courant 3, 4 - collecteur de courant périphérique, 5 - fils, 6 - galvanomètre.

En tant que l'un des premiers exemples de la première phase du générateur montre le générateur à partir du laboratoire de E. X. Lenz.

Près des pôles d'aimant en fer à cheval permanent rotation cinq rouleaux, afin d'accélérer la rotation qui est prévu par les engins à grande vitesse pour être petit. Les bobines ont été mis en rotation manuellement. Les enroulements de chaque bobine reliée à des plaques de tambour allument qui est en contact coulissant. Le commutateur a été conçu de manière à fournir un courant constant dans la direction du circuit.

générateur à aimant permanent du laboratoire E. Lenz X.

La nécessité d'un plus grand effet de générateurs de puissance mécanique a conduit à la fin de la première étape à la structure particulière de la société "Alliance" développée par Knoll (Belgique), Van Malderenom (France) et Holmes (Angleterre). Dans ce générateur, des aimants permanents 24 installés sur huit trois rayons en nombre. Aux pôles des aimants ont passé, la filature, 32 bobines de fil. Le courant généré dans les bobines, introduit dans les plaques collectrices 32, qui a été filmé par un rouleau.

Vue générale du générateur "Alliance": 1 - l'un des 24 fer à cheval aimants, 2 l'un des 36 bobines rotatives.

La poursuite du développement du générateur en augmentant le nombre d'aimants et de bobines devient difficile et «Alliance» était générateur enfermant la première machine d'étape. Générateurs "Alliance" utilisés pour alimenter les lampes à arc actuelles des phares; pour l'exercice biennal 1857 à 1.865. en fonctionnement, il y avait environ 100 de ces machines. L'un d'eux a été entraîné par une capacité du moteur à vapeur d'environ 10 litres. p.

La deuxième période des générateurs, qui a duré de 1851 à 1867, se caractérise par le rejet des aimants permanents et des électroaimants qui les remplacent, et pour l'alimentation en courant des électroaimants utilisés une source d'alimentation séparée sous la forme d'une machine de la première étape magnéto-électrique ou sous la forme d'une batterie galvanique. Un exemple d'un tel générateur à excitation indépendante des électro-aimants peut servir de générateur anglais Wilde.

Le générateur est constitué de deux générateurs distincts, l'un sur l'autre, caractérisé en ce que le petit générateur supérieur présente aimant permanent en forme de fer à cheval 1, et la partie inférieure - avec un enroulement 2 électroaimants alimentés par le générateur de courant supérieur. Tous les deux sont entraînés par une courroie du moteur.

Générateur Wilde: 1 - les aimants permanents; 2 - électroaimants.

Machines avec excitation séparée inévitablement préparé le début de la troisième phase de générateurs de développement. En effet, l'exploitation de ces machines était facile à établir que la machine est non seulement génère un courant étant alimenté par sa propre bobine d'excitation de courant, mais en raison du phénomène de magnétisme résiduel peut être généré à partir de l'arrêt actuel. Il y a donc des générateurs de courant électromécaniques sont auto-excité, se sont généralisés en 1867

Le premier brevet pour une machine avec auto-excitation a été obtenu Dane Hiort même en 1854, mais la crainte que l'auto-excitation est insuffisante, Hiort mis dans un générateur et des aimants permanents. Par conséquent la machine Hiort, comme un type de transition, n'a pas attiré suffisamment d'attention.

Cependant, en 1866, les ingénieurs britanniques et Samuel Cromwell Varley, et au début de 1867, le même jour, le Werner allemand Siemens et Wheatstone Anglais ont reçu des brevets sur le générateur avec une excitation indépendante.

Maintenant, la question est seulement à trouver des formes structurelles les plus appropriées afin de faire le meilleur moyen, le plus efficace de pratiquer le principe d'auto-excitation.

L'étape décisive à cet égard a été faite par l'inventeur français, un belge grammes-né de 1870-1871. Gram a construit une auto-générateur, donnant en forme d'anneau générateur d'ancrage, constitué d'un faisceau de fils. Enroulements des électroaimants alimentés série actuelle induit: le collecteur externe chaîne d'ancrage - un collecteur - électroaimants - circuit externe. ancre de sonnerie Courant ondulé complètement éliminé augmente considérablement l'efficacité et réduit la taille et le poids de l'unité génératrice de capacité développée.

L'un des générateur Gram conçoit avec anneau induit 1 - bobine électro-aimant; 2 - pièces polaires ohvagy-ing anneau d'ancrage 3; 4 - collecteur; 5 - collecteur de courant.

Le générateur Gramm manifeste très clairement dans la pratique, la réversibilité des modes de générateurs et moteurs, a établi un autre X. E. Lenz (1838) Par conséquent, dans le diagramme de la ligne de générateur de moteur et de fusion au point correspondant à 1871

Les moteurs électriques ont également eu sa propre caractéristique pour eux qualitativement différents stades de développement.

Moteur Ricci: 1, 2 - bobine; 3 - d'alimentation en courant interrupteur à mercure.

Moteur BS Jacobi

La première phase de développement du courant continu du moteur électrique (1831-1834) provient de l'expérience de Faraday, qui a découvert le phénomène de la rotation relative des aimants et des courants électriques. Si, dans un système constitué d'une coupelle de mercure 1, le conducteur 8-7 - 9, la seconde coupelle de mercure 2 à la sortie du conducteur au point 6, pour passer un courant électrique provenant d'une batterie galvanique, l'aimant 3 et le conducteur 9 recevra par le mouvement de rotation actuel.

Cette expérience a commencé la première étape, caractérisé par la construction de dispositifs physiques montrant le processus de conversion de l'énergie électrique en travail mécanique.

Dans la deuxième phase moteur électrique est à l'extérieur des murs du laboratoire scientifique. Cette étape se caractérise par la direction pratique des concepteurs, des inventeurs (1834-1860), impliquant le remplacement du moteur à vapeur - un moteur universel du XIXe siècle. - Un moteur électrique.

Pour la deuxième phase de l'indicatif de travail BS Jacobi, conçu en 1834 le premier prototype de son moteur électrique. électroaimants en forme de U ce moteur dispose de deux groupes: un groupe est immuablement fixé, l'autre peut être tourné. Les électro-aimants des deux groupes ont été alimentés avec du courant provenant d'une batterie galvanique, de sorte que la polarité des électro-aimants sont variées, ce qui crée une force d'attraction ou de répulsion, se traduit par une rotation du groupe mobile d'électro-aimants.

Parce que les moteurs électriques ont reçu une application pratique dans les années 50 et 60 du XIX siècle., Il est à noter française moteur ingénieur Frohman qui a été utilisé pour conduire les machines d'impression. Les électroaimants du moteur sont disposés dans un cercle (six paires, ci-dessous les deux premières paires enlevées pour mieux montrer l'armature du moteur avec des plaques de fer, d'attirer et de repousser électroaimants).

moteur Pachinotti

La deuxième période a pris fin avec la mise en place du moteur professeur Pachinotti italien, qui pendant dix ans avant Gramm, en 1860, construit une ancre de sonnerie. Ancre mis en rotation autour d'un axe vertical entre les deux pièces polaires des électro-aimants. Anchor et électroaimants actuels alimentés séquentiellement comme générateur Gramm.

La différence est seulement dans la machine à Gram annulaire électro-aimant induit en rotation dans le plan et dans la machine Pachinotti - dans un plan perpendiculaire au plan des électro-aimants. Caractérisé par le fait que Pachinotti a indiqué que son moteur peut fonctionner dans un mode de régénération, soit. E., Etant donné en rotation, va produire un courant électrique.

Ainsi, le schéma de la ligne de convergence d'un des générateurs de moteur de ligne de l'entraînement à courant continu et une armature annulaire libre capable de fonctionner à la fois comme un moteur et un générateur de courant.

P.S.Kudryavtsev. Histoire de la physique