Inventar el motor de inducción
Cuando piensas en quién inventó el motor de inducción, Nikola Tesla y Galileo Ferraris tienen que pensar. Aunque ese podría ser el caso de que la rueda chirriante se engrase. Esos dos fueron los que se opusieron justo cuando se desarrolló la infraestructura para estos motores. Una vez más, Tesla jugó un papel muy importante en la invención de gran parte de la tecnología detrás de esa infraestructura.
Aunque afirmaron haberlo inventado de forma independiente, nunca se inventa nada en el vacío, y hubo un interesante progreso de niños pequeños y gigantes antes que ellos; Charles Babbage fue sorprendentemente uno de esos gigantes. Así que comencemos por el principio y diríjase a Tesla y Ferraris.
Las rotaciones de Arago (1824-1831)
La invención del motor de inducción comenzó en 1824 en París con la publicación de una serie muy simple de observaciones de François Arago. Suspendió una aguja de brújula magnética colocada horizontalmente en medio de anillos de varios materiales. Luego giró la aguja 45 ° y la dejó. La aguja se balanceó hacia adelante y hacia atrás, con el ángulo máximo de su oscilación disminuyendo gradualmente. Arago calculó el número de oscilaciones antes de que el ángulo se redujera a 10 °. Con un anillo de madera, tomó 145 columpios, con un anillo delgado de cobre tomó 66, y en un anillo de cobre fuerte tomó solo 33 cambios. La presencia del cobre suavizó de alguna manera las oscilaciones de la aguja.
Experimento de Babbage-Herschel y corrientes de Foucault
Otros siguieron este ejemplo y en 1825 Charles Babbage y Charles Herschel mostraron un experimento en el que hicieron girar un imán debajo de un disco de cobre e hicieron que el disco girara vigorosamente. También cortaron grietas radialmente en el disco y encontraron que esto disminuye el impacto. Al tratar de cuantificar el efecto de las ranuras radiales, encontraron que si asignaban un valor de 100 a la fuerza de rotación de un disco apagado, entonces un disco con una ranura tenía un valor de 88, dos era 77, cuatro era 48 y ocho. era 24. Al igual que con la aguja de la brújula Arago, el objeto magnético nuevamente interactuó de alguna manera con el material no ferromagnético.
En 1831, Faraday realizó sus propios experimentos y propuso la explicación del efecto que todavía utilizamos hoy. Las corrientes de remolino fueron inducidas en el cobre por el movimiento relativo entre el imán y el disco de cobre. Estas corrientes de Foucault se formaron de tal manera que crearon sus propios campos magnéticos. La interacción de los dos campos magnéticos presiona o tira del disco, lo que hace que gire con el imán o se ralentice si el imán no se mueve.
Se realizaron muchos experimentos más entre 1824 y 1831, así como en los años siguientes, sin embargo, todos involucraron la rotación del imán o del disco de cobre. El siguiente gran paso fue encontrar una forma de rotar el campo magnético sin rotar ambos objetos físicos.
Walter Baily (1879)
1879 motor inductivo y secuencia de Baily
El 28 de junio de 1879, Walter Baily demostró su propio experimento de rotación. En él, reemplazó el imán permanente con cuatro electroimanes. Pero en lugar de girar los electroimanes, sus polaridades magnéticas se alternaron eléctricamente para crear el campo magnético giratorio. Un interruptor de arranque manual alimentado por dos baterías controlaba las corrientes a través de los electroimanes. Tal batería y sistema de conmutación significaba que las corrientes que iban a los electroimanes no eran ondas sinusoidales, sino más cercanas a las ondas cuadradas, lo que no era ideal para una rotación suave.
El ciclo de los imanes fue como se muestra. Las letras indican los polos girando hacia el disco, con O indicando cuándo se apagó el electroimán. La flecha muestra la dirección de norte a sur y también puede ser reemplazada por el disco de cobre, explicando cómo giraría. Esto es muy similar al modo de vehículo de un motor paso a paso moderno, pero recuerde que en lugar de tirar de los imanes permanentes, el campo magnético giratorio tira del campo causado por las corrientes parásitas inducidas.
Y eso nos lleva al ocaso del motor de inducción moderno y Galileo Ferraris.
Galileo Ferraris (1885)
Motores Galileo Ferraris
En 1885, Galileo Ferraris demostró un motor de inducción, que también implicaba el uso de dos pares de electroimanes para crear un campo giratorio, aunque lo hizo de forma independiente de Baily. Su motor parecía más moderno, porque los electroimanes rodeaban un cilindro. Sin embargo, lo que es más importante, propuso crear un campo magnético giratorio real para él suministrando dos corrientes alternas sinusoidales con una separación de 90 °. Hizo su primera demostración pública del motor en 1888.
Además, en marzo de 1888 publicó Rotaciones electrodinámicas producidas por corrientes alternas en el que mostró un método para producir esas corrientes de fase de 90 °. Consulte la figura 92 en el diagrama. Esto se haría suministrando a los electroimanes ramas de la misma fuente alterna. Una rama tendría resistencia pero no autoinducción y la otra tendría poca resistencia pero alta autoinducción. Estos luego alimentarían las bobinas de las bobinas. Luego describió cómo logró realizar tales experimentos en 1885. En abril de 1889, Nikola Tesla describió este mismo método de dividiendo la fase pero solo para ser utilizado para arrancar un motor síncrono (más sobre motores síncronos más adelante).
Nikola Tesla (1882 o 1887)
Patente de EE. UU. 382,279 Motor electromagnético - Figura 1
Y hablando de Nikola Tesla, afirma haber pensado en la idea del campo magnético giratorio una tarde de 1882 mientras caminaba por un parque. Pero no fue hasta noviembre de 1887 que presentó su primera patente para un motor de inducción, y la patente no se otorgó hasta mayo de 1888. Esa fue la patente estadounidense 382,279, un motor electromagnético. La figura 1 de esa patente se muestra aquí. El motor está encendido y un alternador no funciona.
En esas fechas superpuestas del italiano Ferrari y el serbio Tesla, radica una disputa que existe hasta el día de hoy. Ferraris fabricó y demostró su motor en 1885, pero no públicamente hasta 1888. Mientras que Tesla pensó en la idea en 1882, pero no registró una patente hasta 1887. Ambos afirmaron haber inventado la idea del campo magnético giratorio de forma independiente, y esto no es infrecuente cuando muchos experimentadores están trabajando en problemas similares, todos con la misma nueva tecnología.
La patente de Tesla señala que el rotor gira más lentamente que el campo magnético del estator. Aunque no es un hallazgo nuevo, es una característica interesante y necesaria de los motores de inducción. Para que un campo magnético induzca una corriente en un material como el cobre, por ejemplo, debe haber un movimiento relativo entre ellos. Si el campo magnético y el rotor de cobre giran a la misma velocidad, entonces no hay movimiento relativo y el rotor se ralentizará. Esta desaceleración crea un movimiento relativo y se genera corriente, lo que acelera el rotor. Básicamente, cuando el motor arranca por primera vez, por lo que el campo magnético giratorio se aplica primero, el rotor comienza a girar. Su velocidad aumenta hasta que se encuentra un equilibrio entre la corriente inducida y, por tanto, el par, y la carga mecánica.
La relación entre la velocidad del campo magnético aplicado al rotor y la velocidad del campo magnético creado por la corriente inducida se llama gliti. Esta diferencia de velocidades es la razón por la que un motor de inducción a menudo se denomina motor asíncrono. Un tipo de motor en el que las velocidades son iguales o sincronizadas se denomina motor síncrono.
Otra característica interesante del motor en la Figura 1 de la patente de Tesla es que en lugar de usar placas de cobre en el rotor, Tesla usa bobinas de cobre en bucles cerrados. Puede ver que el rotor consta de dos piezas, fijadas a 90 ° entre sí. La mayoría de las dos piezas son de hierro dulce, pero cada una tiene una bobina envuelta alrededor. Las bobinas son simplemente bucles cerrados y es en estas bobinas donde se induce la corriente y a partir de ellas se forma el campo magnético.
Cerrando nuestro propio circuito
Si bien esta fue la invención del motor de inducción, de ninguna manera fue el final de su desarrollo. Podríamos hablar de motores bobinados versus motores de jaula de ardilla, diferentes métodos de arranque, control de velocidad y más. Este era ahora el ocaso de la era eléctrica con las redes eléctricas apareciendo en todo el mundo, y el motor de inducción era solo uno de una multitud de nuevos tipos de aparatos eléctricos. Así que, en cambio, te dirigiremos al nuestro. [Bryan Cockfield]Un artículo que desmitifica la red eléctrica, o tal vez le gustaría leer sobre las colisiones de Nikola Tesla con Thomas Edison, o sobre la participación de Edison en la invención de la bombilla.
fabricante de acero dice:
El estator no gira en absoluto por definición.
Steven Dufresne dice:
Gracias. Estúpido error cometido por mí mientras editaba y recortaba. Reparado.
Aripita biswasbanik dice:
Señor, ha escrito muy bien este artículo, pero quiero informarle de un asunto importante
Este es el primer motor de inducción de Nikola Tesla inventado en 1883. Se puede encontrar una descripción completa de este motor en el libro de Bernard Carlson 'El inventor de Tesla de la era eléctrica'. El segundo punto es que la primera patente de motor de inducción de Tesla fue US 381,968 y no US 382 279. La primera patente de motor de inducción se presentó el 12 de octubre de 1887. Esta patente describe claramente también un motor de inducción trifásico (ver diagrama de patente). por lo que creo que debe incluir los puntos mencionados anteriormente después de verificar mis hallazgos.
Felipe dice:
Estás bien. Este es el error del artículo. Se supone que dice "... el rotor gira más lentamente que el campo del estator". Espero que lo arreglan.
Felipe dice:
Debería haber actualizado la página nuevamente antes de publicar 🙂
Miroslav dice:
Tesla hizo un prototipo funcional de su motor de inducción en 1882 (o alrededor), trabajando en Hungría (Budapest). Necesitó varios años de trabajo en varias naciones europeas hasta que emigró a los Estados Unidos. Por tanto, la patente es de 1888.
DatGuy dice:
En sus notas sobre Colorado, afirma que lo previó incluso antes, cuando todavía era estudiante en Croacia.
Branimir dice:
Tesla NO tiene una sola prueba empírica de que lo inventó en Budapest o Estrasburgo. Estas son las crudas mentiras de Tesla. tesla mintió imprudentemente, incluso en su autobiografía. Afirmó que podía escuchar un rayo a una distancia de 550 millas, que tenía un corazón a su derecha, que vio una gran luz en los ojos de una paloma, etc.). El inventor del motor de inducción y el campo magnético giratorio fue Gaelileo Ferraris y así lo afirmaron todos los personajes destacados del siglo XIX en el mundo del té y la ciencia. William Stanley, uno de los primeros pioneros de los Estados Unidos en AC: "Todas las publicaciones científicas extranjeras hablan sobre el motor Ferraris, el principio Ferraris y el sistema Ferraris porque él inventó, construyó y describió su trabajo varios años antes que el Sr. Tesla Afirma estar en el Congreso Electrotécnico de Frankfurt en 1892, el físico Galileo Ferraris fue proclamado "el padre de la corriente trifásica" e inventor del motor inductivo. Tesla NO tiene una sola invención esencial: http://edisontechcenter.org/tesladebunked.html
Halcón Estelar dice:
Olvidaste lo que venía justo en frente del motor eléctrico rotatorio ... parece que la generación más fácil es el movimiento lineal por una bobina. El término que está buscando es "motor de solenoide" y funciona como es de esperar, como una máquina de vapor estacionaria con el cilindro reemplazado por un solenoide.
Ostraco dice:
Generando la cosa particular de 90 ° por ejemplo.
salec dice:
Esto es descrito por Jules Verne como el motor principal de "Nautilus" en "Veinte mil leguas de viaje submarino".
Fue en 1870. ¡Cuán rápido la tecnología ha dejado obsoletas algunas buenas SciFi de su tiempo!
Olsen dice:
Buen libro, tengo que volver a leerlo.
Steven Dufresne dice:
¿Te refieres a https://la-tecnologia.com/2016/02/19/home-made-solenoid-motor/?
Halcón Estelar dice:
... I a. Pero más como esto se muestra aquí (http://electro-magnetic.webs.com/history.htm) en la sección titulada "Página de Charles Grafton" ...
Me gustaría construir mi propio motor de solenoide, tengo el auto inercial de repuesto con un diámetro de 16 ”, pero necesito un solenoide grande para hacer girar eso. Cualquiera sabe dónde puedo conseguir un solenoide con un tiro de una pulgada ?
Steven-X dice:
Buen sitio web!
Martín dice:
¿Rollo el suyo? O pedirlo desde China 🙂
cik dice:
Vieja idea:
https://de.wikipedia.org/wiki/Egger-ElektromotorHalcón Estelar dice:
Eso es exactamente lo que traté de señalar ... por favor lea (o relea) mi comentario ...
Martín dice:
Probablemente sobre todo porque los ingenieros estaban acostumbrados al movimiento lineal del pistón de una máquina de vapor. Una "máquina de vapor" rotativa requeriría algunos sellos duros, aunque en la actualidad existen motores hidráulicos rotativos.
DatGuy dice:
De hecho, se debe a que la CC fue la primera electricidad inventada y el movimiento lineal funciona de manera bastante eficiente con un pulso de CC (tiempo muerto en rotación) por temporización mecánica. Un cambio a CA vino con el advenimiento e instalación del Dynamo, o generador de CA ... que Tesla creó y ayudó a instalar en todo el país (Edison vs. Tesla, DC vs. AC líneas de transmisión). El movimiento lineal y los motores de CC generalmente se han eliminado en la industria debido a las destructivas chispas traseras de fem en los interruptores (consulte las patentes de Tesla sobre cepillos y contactos aislados lisos).
Brian dice:
Lo siento, pero ¿qué está haciendo Khal Drogo en esta imagen?
Steven Dufresne dice:
🙂 Ese es su hermano gemelo, Galileo Ferraris. Puede verlo aquí cuando no esté en un ambiente competitivo https://eo.wikipedia.org/wiki/Galileo_Ferraris.
cadeautip dice:
Así que, en total, se necesitaron unos 50 años para desarrollar un motor de inducción con las corrientes parásitas encontradas.
Eso es un largo tiempo.DatGuy dice:
No cuando te das cuenta de que la electricidad se descubrió por primera vez en forma continua y el generador homopolar, el generador Van-Graaff y / o las baterías eran lo que todos estaban experimentando. Parece bastante obvio ahora, pero fue necesaria la invención de la CA y la comprensión de que cierta geometría de bobinas impulsadas por CA crearía un vórtice magnético. Finalmente, Tesla ganó la guerra de DC contra AC con Edison. Todos los motores y generadores de la época anterior a los motores de inducción alternativos tenían escobillas e interruptores ... Además, ¿se trata incluso de quién lo inventó? LOL, Tesla creó el AC Dynamo sin escobillas y ayudó a instalarlos en todo Estados Unidos. La dínamo de CA es la inversa del motor de inducción "Todo en física es escalable y reversible" (cualquiera que realmente lo haya inventado vería esto ... y Tesla lo hizo). Tomó el dinero de JP Morgan ... porque Tesla lo imaginó como un estudiante en Croacia, y construyó uno mientras trabajaba en Budapest, y finalmente lo patentó en los Estados Unidos con la ayuda de Morgan ... sobre lo que Morgan finalmente tenía todos los derechos (y casi todas las patentes de Tesla), y por qué Tesla murió siendo un hombre relativamente pobre en Nueva York
macona dice:
Probablemente tengamos a Almarian W. Decker más agradecido que a Tesla por nuestra infraestructura actual. Creó la primera central hidroeléctrica trifásica, que es la base de lo que usamos hoy y frente a la central eléctrica de Tesla en Niagara. Esto tuvo lugar en la fábrica número uno de Mill Creek en Redlands, California.
http://www.hydroworld.com/content/dam/hydroworld/site-images/2106_HallofFame.pdf
tomás zerolo dice:
Amo esos artículos históricos / básicos.
Y ahora perdóname por ser un TOC gramatical: es un "efecto", no un "efecto" en "Un intento de cuantificar el efecto de las grietas radiales ..."
Steven Dufresne dice:
Reparado. Gracias. Por lo general, estoy muy preocupado por eso, aunque tengo que pensarlo todo el tiempo.
Me alegra escuchar que los disfrutes. Se divierten investigando y escribiendo.tomás zerolo dice:
> Por lo general estoy muy preocupado por eso
Bueno, pasa una mierda. Siempre me consterno cuando leo las cosas que he escrito, después de un tiempo de enfriamiento. Por eso siempre me alegro cuando alguien me muestra esos papeles.
> Me alegra saber que los disfrutas.
¡Seguramente!
señor dice:
Por favor, dame una oportunidad
Murray Foster dice:
El hombre que más ha explicado todo este tema es Charles Proteus Steinmetz. Es reconocido como el padre de la ingeniería eléctrica moderna y ha sido fundamental en el desarrollo de tecnología de CA confiable. Era el ingeniero jefe de General Electric y se decía que era uno de los pocos hombres que realmente entendió la Teoría de la Relatividad General de Einstein cuando se publicó por primera vez.
DatGuy dice:
Si estás leyendo las notas de Tesla en Colorado, él tuvo la visión del motor de inducción durante el transporte público mirando al sol (no caminando en el parque jajaja). Él predijo el sol como un vórtice magnético gigante, luego se dio cuenta de que un núcleo de hierro dentro del vórtice sería inducido a rotar ... poco después de que él trajo el motor de inducción a la realidad.
DatGuy dice:
Ha pasado mucho tiempo desde que lo leí, pero si iirc, todavía estaba estudiando en Croacia cuando lo predijo (era puramente teórico ... mucha gente no se da cuenta de que una onda sinusoidal (forma de onda AC) es un gráfico de una círculo con un componente de tiempo), y no fue hasta que fue a Estados Unidos y se unió a JP Morgan que tuvo fondos para construirlo y patentarlo.
Steven Dufresne dice:
Mi fuente es la biografía de Tesla de Margaret Cheney, "Tesla: Man Out of Time", páginas 22-24.
DatGuy dice:
"Las notas de color de Tesla" fueron escritas por Tesla y luego publicadas ... relata su comienzo del motor de inducción en él, en sus propias palabras;)
Loco dice:
Tesla afirmó comunicarse con los marcianos y poder escuchar tormentas eléctricas a 500 millas. No es un tipo realmente confiable ...
Loco dice:
Galileo Ferraris hizo la demostración pública de un motor de CA en 1885, no en 1888.
