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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Motor eléctrico. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Un motor eléctrico es una máquina eléctrica (convertidor electromecánico) en la que la energía eléctrica se convierte en energía mecánica, cuyo efecto secundario es la liberación de calor.
El mayor logro técnico de finales del siglo XIX fue la invención del motor eléctrico industrial. Este motor compacto, económico y conveniente pronto se convirtió en uno de los elementos más importantes de la producción, desplazando a otros tipos de motores desde donde se podía suministrar corriente eléctrica. Los grandes inconvenientes de la antigua máquina de vapor siempre han sido la baja eficiencia, así como la dificultad de transferir y "aplastar" la energía recibida de ella. Por lo general, una máquina grande servía a varias docenas de máquinas. El movimiento de la misma se llevaba a cada lugar de trabajo mecánicamente mediante poleas y correas sin fin. En este caso, se produjeron enormes pérdidas de energía injustificadas. El accionamiento eléctrico no tenía estos defectos: tenía una alta eficiencia, ya que el movimiento de rotación se podía obtener directamente de su eje (mientras que en una máquina de vapor se convertía de movimiento alternativo), y era mucho más fácil "aplastar" la energía eléctrica. Las pérdidas al mismo tiempo resultaron ser mínimas y la productividad laboral aumentó. Además, con la introducción de los motores eléctricos, por primera vez fue posible no solo suministrar a cualquier máquina su propio motor, sino también colocar un accionamiento separado en cada uno de sus nodos. Los motores eléctricos aparecieron en el segundo cuarto del siglo XIX, pero pasaron varias décadas antes de que se crearan las condiciones favorables para su introducción generalizada en la producción. Uno de los primeros motores eléctricos perfectos alimentados por una batería de CC fue creado en 1834 por el ingeniero eléctrico ruso Jacobi. Este motor tenía dos grupos de electroimanes en forma de U, de los cuales un grupo (cuatro electroimanes en forma de U) estaba ubicado en un marco fijo. Sus piezas polares estaban dispuestas asimétricamente, alargadas en una dirección. El eje del motor constaba de dos discos de latón paralelos conectados por cuatro electroimanes colocados a la misma distancia entre sí.
Cuando el eje giraba, los electroimanes móviles pasaban contra los polos de los fijos. En este último, las polaridades iban alternativamente: ya sea positiva o negativa. A los electroimanes del disco giratorio partieron conductores montados en el eje de la máquina. Se montó un conmutador en el eje del motor, que cambiaba la dirección de la corriente en los electroimanes en movimiento durante cada cuarto de vuelta del eje. Los devanados de todos los electroimanes del marco fijo estaban conectados en serie y fluían alrededor de la corriente de la batería en una dirección. Los devanados de los electroimanes del disco giratorio también estaban conectados en serie, pero la dirección de la corriente en ellos cambiaba ocho veces por revolución del eje. En consecuencia, la polaridad de estos electroimanes también cambió ocho veces en una revolución del eje, y estos electroimanes fueron atraídos y repelidos alternativamente por los electroimanes del marco fijo.
Supongamos que los electroimanes móviles ocupan una posición en la que frente a cada polo de los imanes fijos se encuentra el mismo polo del móvil; al mismo tiempo, cada electroimán estacionario repelerá el imán opuesto del tambor y atraerá al cercano con el polo opuesto. Si los polos de los imanes fijos no fueran asimétricos, tal dispositivo no podría funcionar, ya que la acción de los diversos imanes se equilibraría entre sí. Pero debido a la protuberancia de las piezas polares de los imanes fijos, cada uno de ellos atrae la rotación en el sentido de las agujas del reloj más cercana más débil que la otra, debido a esto, la primera se acerca y la última se aleja. Después de un cuarto de vuelta (en el motor Jacobi - después de un octavo), los polos opuestos estarán uno frente al otro, pero en este momento el conmutador cambia la dirección de la corriente en los imanes en movimiento, y uno volverá a tener los mismos polos. opuesto al otro, como al principio del movimiento. Como resultado de esto, los imanes en movimiento reciben de nuevo un empujón en la misma dirección, y así hasta el infinito, mientras la corriente permanezca cerrada. El conmutador era una parte muy importante y profundamente pensada del motor. Consistía en cuatro anillos de metal montados en el eje y aislados de él; cada anillo tenía cuatro muescas que correspondían a 1/8 de la circunferencia. Los recortes se llenaron con revestimientos aislantes de madera; cada anillo estaba desplazado 45 grados con respecto al anterior. Una palanca, que era una especie de cepillo, se deslizó a lo largo de la circunferencia del anillo; el otro extremo de la palanca se sumergió en un recipiente adecuado con mercurio, al que se conectaron los conductores de la batería (los compuestos de mercurio eran los dispositivos de contacto más comunes en ese momento). Los discos montados en el eje del motor giraban con él. Por el borde del disco se deslizaban palancas de metal que, al caer sobre la parte no conductora del disco, interrumpían el circuito eléctrico, y al entrar en contacto con el metal, lo cerraban. La disposición de los discos era tal que en el momento en que los polos opuestos se encontraban, las palancas de contacto pasaban a través de la cara de madera-metal y con ello cambiaban la dirección en el devanado de los electroimanes. Así, con cada vuelta del anillo, el circuito eléctrico se rompía cuatro veces. Como ya se señaló, el motor Jacobi para su época fue el dispositivo eléctrico más avanzado. En el mismo año, 1834, se presentó a la Academia de Ciencias de París un informe detallado sobre los principios de su trabajo. En 1838, Jacobi perfeccionó su motor eléctrico y, habiéndolo instalado en un bote de remos, con diez satélites realizó un pequeño viaje por el Neva a una velocidad de 4 km/h. Una poderosa batería de celdas galvánicas sirvió como fuente de corriente. Sin embargo, está claro que todos estos experimentos fueron de naturaleza puramente demostrativa: hasta que se inventó un generador eléctrico perfecto y se puso en producción, los motores eléctricos no pudieron usarse ampliamente, ya que era demasiado costoso y poco rentable alimentarlos con una batería. Además, por varias razones, que analizaremos en los siguientes capítulos, los motores de CC solo han recibido un uso limitado. Los motores eléctricos que funcionan con corriente alterna desempeñan un papel mucho más importante en la producción, a los que nos referiremos ahora. La fuerza y la dirección de la corriente alterna, como recordamos, no son constantes. Su fuerza primero aumenta de cero a un valor máximo y nuevamente disminuye a cero, luego la corriente cambia su dirección, aumenta a un máximo negativo y nuevamente disminuye a cero. (El tiempo que tarda la corriente en cambiar de un máximo positivo a otro se denomina período de oscilación de corriente). Este proceso se repite a alta frecuencia. (Por ejemplo, en una red de alumbrado, la corriente fluye cincuenta veces en una dirección y cincuenta veces en la dirección opuesta en 1 segundo). ¿Cómo afectará este comportamiento de la corriente al funcionamiento del motor eléctrico? En primer lugar, cabe señalar que la dirección de rotación del motor eléctrico no depende de la dirección de la corriente, porque cuando la corriente cambia, la polaridad cambiará no solo en la armadura, sino simultáneamente en los devanados, que Es por eso que la atracción y la repulsión continúan actuando en la misma dirección que antes. De esto parece deducirse que no hace absolutamente ninguna diferencia para el motor, qué tipo de corriente continua o alterna: está alimentado. Sin embargo, no lo es. Con la inversión frecuente de la magnetización de los electroimanes (varias decenas de veces por segundo), surgen corrientes de Foucault en ellos, que ralentizan la rotación de la armadura y la calientan mucho. La potencia del motor eléctrico se reduce drásticamente y finalmente falla. Para corriente alterna, se requiere un diseño de motor especial. Los inventores no pudieron encontrarlo inmediatamente. En primer lugar, se desarrolló un modelo del llamado motor de CA síncrono. Uno de los primeros motores de este tipo fue construido en 1841 por Charles Wheatstone. Supongamos que la parte fija del motor (estator) tiene la forma de un electroimán de ocho polos en forma de corona, cuyos polos alternos están designados por su polaridad con las letras N y S. Una armadura (o rotor) gira entre ellos en forma de rueda en forma de estrella, de los cuales ocho radios son imanes permanentes. Sus polos fijos se denotarán con las letras n y s. Suponga que una corriente alterna pasa a través de un electroimán. Luego, los extremos de los núcleos del electroimán cambiarán alternativamente su polaridad. Imagina que en algún punto opuesto a cada polo del electroimán del estator hay un polo del rotor del mismo nombre. Empujemos la rueda y digamos a qué velocidad cada radio n cubrirá la distancia entre dos núcleos adyacentes N y S en un intervalo de tiempo igual al tiempo durante el cual estos núcleos mantienen su polaridad invariable, es decir, en un período de tiempo igual a la mitad del periodo de la corriente alterna que alimenta los electroimanes. En tales condiciones, durante todo el movimiento del radio desde el núcleo N hasta el núcleo S, todos los núcleos se remagnetizarán, razón por la cual, con su movimiento adicional, el radio volverá a experimentar repulsión del núcleo que quedó atrás y atracción. desde el núcleo al que se acerca.
El motor síncrono que operaba según este principio constaba de un imán multipolar en forma de anillo, cuya polaridad cambiaba bajo la influencia de la corriente alterna, y un electroimán permanente en forma de estrella, que estaba montado en un eje y giraba de la manera descrita. arriba. Para excitar este electroimán permanente, se requería una corriente continua, que se convertía por medio de un conmutador de una variable de trabajo. El conmutador tenía otro propósito: servía para arrancar el motor, ya que para mantener la rotación del rotor de un motor síncrono, necesitaba reportar una cierta velocidad inicial. Cuando se encendió, primero se inició una corriente continua a través del circuito, por lo que el motor comenzó a funcionar como un motor de CC y se puso en movimiento. Hasta que el motor alcanzó la velocidad requerida, el conmutador invirtió la dirección de los electroimanes en movimiento. Cuando se alcanzó la velocidad correspondiente a la carrera síncrona, los polos del imán en movimiento ya no cambiaron y el motor comenzó a funcionar como un motor de CA síncrono.
El sistema descrito tenía grandes inconvenientes, además del hecho de que el motor síncrono requería un motor de aceleración adicional para su lanzamiento, también tenía otro defecto: cuando se sobrecargaba, se alteraba el sincronismo de su carrera, los imanes comenzaban a ralentizar la rotación. del eje y el motor se detuvo. Por lo tanto, los motores síncronos no se utilizan mucho. La verdadera revolución en la ingeniería eléctrica tuvo lugar solo después de la invención del motor asíncrono (o de inducción). La acción de un motor de inducción quedará clara a partir de la siguiente demostración, que fue realizada en 1824 por el famoso físico francés Argo.
Deje que el imán de herradura NS se mueva con la mano en una rotación rápida alrededor del eje vertical. Sobre los postes hay una placa de vidrio que sostiene la punta, sobre la cual se monta un círculo de cobre. Cuando el imán gira, las corrientes de inducción inducidas en el círculo y el campo magnético formado por ellas interactuarán con el imán inferior y el círculo comenzará a girar en la misma dirección que el imán inferior. Este fenómeno se utiliza en un motor asíncrono. Solo que en lugar de un imán permanente giratorio, utiliza varios electroimanes estacionarios que se encienden, apagan y cambian su polaridad en una secuencia determinada. Expliquemos lo dicho con el siguiente ejemplo.
Supongamos que I, II, III y IV son los cuatro polos de dos electroimanes, entre los cuales se coloca una flecha de metal. Bajo la acción de un campo magnético, se magnetiza y se convierte en las líneas del campo magnético de los electroimanes, que, como saben, salen de su polo norte y entran en el sur. Los cuatro polos están ubicados en un círculo a la misma distancia entre sí. Primero, la corriente se aplica a II y III. La flecha permanece inmóvil a lo largo del eje medio de las líneas del campo magnético. Luego se suministra corriente al segundo electroimán. En este caso, los polos del mismo nombre estarán cerca. Ahora la guía media de las líneas de fuerza de los imanes pasará de la mitad de la distancia entre I y II a la mitad de la distancia entre III y IV, y la flecha girará 45 grados. Apagamos el primer electroimán y dejamos solo los polos II y IV activos. Las líneas de fuerza estarán dirigidas de III a IV, como resultado de lo cual la flecha girará otros 45 grados. Encendemos el primer electroimán nuevamente, pero al mismo tiempo cambiamos el movimiento de la corriente, de modo que la polaridad del primer imán cambiará: la flecha girará otros 45 grados. Después de apagar el segundo electroimán, la flecha se moverá otros 45 grados, es decir, dará media vuelta. Es fácil ver cómo lograr que complete la segunda mitad del círculo. El dispositivo que describimos corresponde básicamente al motor Bailey, inventado en 1879. Bailey fabricó dos electroimanes con cuatro polos transversales, que podía magnetizar con un interruptor. Sobre los postes, instaló un círculo de cobre suspendido en un punto. Al cambiar las polaridades del imán, encendiéndolos y apagándolos, hizo que el círculo girara exactamente de la misma manera que sucedió en el experimento de Argo. La idea de un motor de este tipo es sumamente interesante, ya que, a diferencia de los motores de corriente continua o los motores eléctricos síncronos, no hay necesidad de suministrar corriente al rotor. Sin embargo, en la forma en que Bailey lo creó, el motor de inducción aún no se podía usar: la conmutación de electroimanes en él se produjo bajo la acción de un colector complejo y, además, tenía una eficiencia muy baja. Pero antes de que este tipo de motor eléctrico obtuviera el derecho a la vida, solo quedaba un paso, y se realizó después del advenimiento de la técnica de las corrientes polifásicas. Actualmente, se han utilizado corrientes multifásicas, principalmente debido a motores eléctricos.
Para entender qué es, por ejemplo, una corriente bifásica, imagina dos conductores independientes entre sí, en los que fluyen dos corrientes alternas completamente idénticas. La única diferencia entre ellos es que no alcanzan sus máximos al mismo tiempo. Dicen acerca de tales corrientes que están desfasadas entre sí, y si estas corrientes se suministran a un aparato eléctrico, dicen que está alimentado por una corriente de dos fases. En consecuencia, puede haber una corriente trifásica (si el dispositivo está alimentado por tres corrientes idénticas desplazadas entre sí en fase), una corriente de cuatro fases, etc. Durante mucho tiempo, solo se utilizó corriente alterna convencional en tecnología (que, por analogía con las corrientes multifásicas, comenzó a llamarse monofásica). Pero luego resultó que, en algunos casos, las corrientes multifásicas son mucho más convenientes que las monofásicas.
En 1888, el físico italiano Ferraris y el inventor yugoslavo Tesla (que trabajaba en los EE. UU.) descubrieron el fenómeno de un campo electromagnético giratorio. Su esencia era la siguiente. Tome dos bobinas, que constan del mismo número de vueltas de alambre aislado, y colóquelas perpendiculares entre sí de modo que una bobina entre en la otra. Ahora imagine que la corriente i1 fluye alrededor de la bobina 1 y la corriente i2 fluye alrededor de la bobina 2, con i1 adelantando a i2 en fase por un cuarto de período. Esto, como ya hemos dicho, significa que la corriente i1 alcanza un máximo positivo en el momento en que la corriente i2 es cero. Si cortamos mentalmente las bobinas por la mitad con un plano horizontal y las miramos desde arriba, veremos secciones de los cuatro lados de ambas bobinas. Coloquemos una aguja magnética entre ellos y observemos su movimiento. Se sabe que las bobinas a través de las cuales fluye corriente alterna son electroimanes. Su campo magnético interactuará con la aguja, girándola. Considere ahora la posición de la aguja magnética, cuyo eje coincide con el eje vertical de las bobinas en diferentes momentos. En el momento inicial de tiempo (t=0), la corriente en la primera bobina es cero, y en la segunda pasa por un máximo negativo (la dirección de la corriente se denotará como se hace en ingeniería eléctrica, con un punto y una cruz; una cruz significa que la corriente se dirige desde el observador más allá del dibujo del plano, y el punto indica que la corriente se dirige hacia el observador). En el tiempo t1, las corrientes i1 e i2 son iguales entre sí, pero una es positiva y la otra negativa. En el momento t2, el valor de la corriente i2 desciende a cero y la corriente i1 alcanza su máximo. La flecha luego girará otro 1/8 de vuelta. Siguiendo el desarrollo del proceso de esta manera, notaremos que al final del período de cambio de una de las corrientes, la aguja magnética completará una revolución completa alrededor del eje. Luego se repite el proceso. Por tanto, con dos bobinas alimentadas con dos corrientes desfasadas entre sí un cuarto de periodo, se puede conseguir el mismo efecto de inversión de los polos magnéticos que logró Bailey en su motor, pero aquí es mucho más sencillo, sin cualquier conmutador y sin utilizar contactos deslizantes, ya que la propia corriente controla la inversión de la magnetización. El efecto descrito ha recibido en ingeniería eléctrica el nombre de campo magnético que gira uniformemente. Basándose en él, Tesla diseñó el primer motor asíncrono bifásico de la historia. En general, fue el primero que comenzó a experimentar con corrientes polifásicas y resolvió con éxito el problema de generar tales corrientes. Como no era fácil obtener una corriente bifásica de una monofásica, Tesla construyó un generador especial que producía inmediatamente dos corrientes con una diferencia de fase de 90 grados (es decir, un cuarto de período atrasado). En este generador, dos bobinas mutuamente perpendiculares giraban entre los polos de un imán. En el momento en que las vueltas de una bobina estaban debajo de los polos y la corriente inducida en ellos era máxima, las vueltas de la otra bobina estaban entre los polos (en la línea neutra) y la fuerza electromotriz en ellas era igual a cero. En consecuencia, las dos corrientes generadas en estas bobinas también estaban desfasadas entre sí por un cuarto de período.
La corriente trifásica se podía obtener de forma similar (utilizando tres bobinas a 60 grados entre sí), pero Tesla consideraba que el sistema bifásico era el más económico. De hecho, los sistemas de corriente multifásica requieren una gran cantidad de cables. Si un motor que funciona con corriente alterna (monofásica) convencional requiere solo dos cables de alimentación, entonces funciona con uno bifásico, ya cuatro, con uno trifásico, seis, etc. Los extremos de cada bobina se llevaron a los anillos ubicados en el eje del generador. El rotor del motor también tenía un devanado en forma de dos bobinas cerradas entre sí en ángulo recto entre sí (es decir, sin conexión con el circuito eléctrico externo) bobinas. El invento de Tesla marcó el comienzo de una nueva era en la ingeniería eléctrica y despertó el mayor interés en todo el mundo. Ya en junio de 1888, la Westinghouse Electric Company le compró todas las patentes de un sistema de dos fases por un millón de dólares y se ofreció a organizar la producción de motores asíncronos en sus fábricas. Estos motores salieron a la venta al año siguiente. Eran mucho mejores y más confiables que todos los modelos que existían antes, pero no se usaron mucho, ya que resultaron estar diseñados con muy poco éxito. El devanado del estator en ellos se hizo en forma de bobinas montadas en postes sobresalientes. El diseño del rotor en forma de tambor con dos bobinas cerradas perpendiculares entre sí tampoco tuvo éxito. Todo esto redujo significativamente la calidad del motor tanto en el momento de la puesta en marcha como en el modo de funcionamiento. Pronto, el motor de inducción de Tesla fue significativamente rediseñado y mejorado por el ingeniero eléctrico ruso Dolivo-Dobrovolsky. Expulsado en 1881 por motivos políticos del Instituto Politécnico de Riga, Dolivo-Dobrovolsky partió hacia Alemania. Aquí se graduó de la Escuela Técnica Superior de Darmstadt y en 1887 comenzó a trabajar en la gran empresa alemana de ingeniería eléctrica AEG. La primera innovación importante que Dolivo-Dobrovolsky introdujo en un motor asíncrono fue la creación de un rotor con un devanado de "jaula de ardilla". En todos los primeros modelos de motores de inducción, los rotores no tenían mucho éxito y, por lo tanto, la eficiencia de estos motores era menor que la de otros tipos de motores eléctricos. (Ferraris, mencionado anteriormente, creó un motor bifásico asíncrono con una eficiencia de alrededor del 50% y consideró que este era el límite). El material con el que se fabricó el rotor aquí jugó un papel muy importante, ya que tenía que satisfacer dos condiciones a la vez: tener baja resistencia eléctrica (para que las corrientes inducidas puedan fluir libremente a través de su superficie) y tener buena permeabilidad magnética (para que la energía del campo magnético no se desperdicie).
Desde el punto de vista de la reducción de la resistencia eléctrica, la mejor solución de diseño podría ser un rotor en forma de cilindro de cobre. Pero el cobre es un mal conductor para el flujo magnético del estator y la eficiencia de dicho motor era muy baja. Si se reemplazaba el cilindro de cobre por uno de acero, el flujo magnético aumentaba considerablemente, pero, como la conductividad eléctrica del acero era menor que la del cobre, la eficiencia volvía a ser baja. Dolivo-Dobrovolsky encontró una salida a esta contradicción: hizo el rotor en forma de cilindro de acero (lo que redujo su resistencia magnética) y comenzó a insertar varillas de cobre en los canales perforados a lo largo de la periferia de este último (lo que redujo la resistencia eléctrica). En las partes frontales del rotor, estas varillas estaban conectadas eléctricamente entre sí (cerradas sobre sí mismas). La solución de Dolivo-Dobrovolsky resultó ser la mejor. Después de recibir una patente para su rotor en 1889, su dispositivo no cambió fundamentalmente hasta el presente. A continuación, Dolivo-Dobrovolsky comenzó a pensar en el diseño del estator de la parte fija del motor. El diseño de Tesla le parecía irracional. Dado que la eficiencia de un motor eléctrico depende directamente de qué tan completamente el rotor utiliza el campo magnético del estator, entonces, por lo tanto, más líneas magnéticas del estator están cerradas al aire (es decir, no pasan a través de la superficie del rotor) , mayor es la pérdida de energía eléctrica y menor la eficiencia. Para evitar que esto suceda, el espacio entre el rotor y el estator debe ser lo más pequeño posible. El motor de Tesla desde este punto de vista estaba lejos de ser perfecto: los polos sobresalientes de las bobinas en el estator creaban demasiado espacio entre el estator y el rotor. Además, en un motor bifásico no se obtenía un movimiento uniforme del rotor. Partiendo de esto, Dolivo-Dobrovolsky vio ante sí dos tareas: aumentar la eficiencia del motor y lograr una mayor uniformidad de su funcionamiento. La primera tarea fue simple: fue suficiente para quitar los polos sobresalientes de los electroimanes y distribuir uniformemente sus devanados alrededor de toda la circunferencia del estator para que la eficiencia del motor aumentara de inmediato. Pero, ¿cómo resolver el segundo problema? La irregularidad de la rotación podría reducirse notablemente solo aumentando el número de fases de dos a tres. Pero, ¿era este camino racional? Obtener una corriente trifásica, como ya se mencionó, no fue difícil. Tampoco fue difícil construir un motor trifásico; para esto, fue suficiente colocar tres bobinas en el estator en lugar de dos y conectar cada una de ellas con dos cables a la bobina del generador correspondiente. Se suponía que este motor era mejor que el motor bifásico de Tesla en todos los aspectos, excepto por un momento: requería seis cables para su fuente de alimentación, en lugar de cuatro. Por lo tanto, el sistema se volvió innecesariamente voluminoso y costoso. ¿Pero tal vez era posible conectar el motor al generador de alguna otra manera? Dolivo-Dobrovolsky pasó noches en vela sobre diagramas de circuitos multifásicos. En hojas de papel, dibujó más y más opciones nuevas. Y, finalmente, se encontró una solución, completamente inesperada e ingeniosa en su simplicidad.
De hecho, si hace ramas desde tres puntos de la armadura del anillo del generador y los conecta a tres anillos a lo largo de los cuales se deslizan las escobillas, cuando la armadura gira entre los polos, se inducirá la misma corriente en cada escobilla, pero con una cambio en el tiempo, que es necesario para que la bobina se mueva a lo largo de un arco correspondiente a un ángulo de 120 grados. En otras palabras, las corrientes en el circuito también se desplazarán entre sí en fase 120 grados. Pero este sistema de corriente trifásica resultó tener una propiedad más extremadamente curiosa que ningún otro sistema de corriente multifásica tenía: en cualquier momento tomado arbitrariamente, la suma de las corrientes que fluyen en una dirección es igual aquí al valor de la tercera corriente que fluye en la dirección opuesta, y la suma de las tres corrientes en cualquier momento es cero. Por ejemplo, en el tiempo t1, la corriente i2 pasa por un máximo positivo, y los valores de las corrientes i1 e i3, que tienen un valor negativo, alcanzan la mitad del máximo y su suma es igual a la corriente i2. Esto significa que, en un momento dado, uno de los cables del sistema transporta la misma cantidad de corriente en una dirección que los otros dos juntos en la dirección opuesta. Por lo tanto, es posible usar cada uno de los tres cables como cable conductor para los otros dos conectados en paralelo y, en lugar de seis cables, ¡arreglárselas con solo tres!
Para aclarar este punto tan importante, recurramos a un diagrama imaginario. Imagine que a través de un círculo que gira alrededor de su centro, hay tres conductores conectados entre sí, en los que fluyen tres corrientes alternas, desfasadas 120 grados. Durante su rotación, cada conductor está en la parte positiva o negativa del círculo, y al moverse de una parte a otra, la corriente cambia de dirección. Este sistema asegura completamente el flujo normal (circulación) de las corrientes. De hecho, en algún momento, los conductores I y II están conectados en paralelo, y III desvía corriente de ellos. Tiempo después, II pasa al mismo lado que III; ahora II y III funcionan en paralelo, y yo como un cable conductor de corriente común. Luego III pasa al lado donde todavía se encuentra I; ahora yo retiro la cantidad que yo y yo juntamos. Luego I se mueve hacia el lado donde todavía se encuentra II, y así sucesivamente.
En el ejemplo anterior, no se dijo nada sobre las fuentes actuales. Como recordamos, esta fuente es un generador trifásico. Representamos los devanados del generador en forma de tres bobinas. Para que la corriente fluya de la manera que hemos descrito, estas bobinas se pueden incluir en el circuito de dos maneras. Podemos, por ejemplo, colocarlos en tres lados de un triángulo, digamos el izquierdo; así, en lugar de sus tres lados, tenemos tres bobinas I, II y III, en las que se inducen corrientes con un desfase de 1/3 del período. También podemos desplazar los puntos de aplicación de fuerzas electromotrices a los extremos de conductores paralelos. Si ponemos nuestras bobinas aquí, obtenemos una conexión diferente. Los triángulos, que ahora solo sirven como conexiones conductoras para los tres extremos izquierdos de las bobinas, se pueden contraer en un solo punto. Estas conexiones, de las cuales la primera se denomina "triángulo" y la segunda, "estrella", se utilizan ampliamente tanto en motores como en generadores.
Dolivo-Dobrovolsky construyó su primer motor asíncrono trifásico en el invierno de 1889. Como estator, se utilizó un anclaje anular de una máquina de CC con 24 ranuras semicerradas. Dados los errores de Tesla, Dolivo-Dobrovolsky dispersó los devanados en las ranuras alrededor de toda la circunferencia del estator, lo que hizo que la distribución del campo magnético fuera más favorable. El rotor era cilíndrico con devanados de "jaula de ardilla". El espacio de aire entre el rotor y el estator era de solo 1 mm, lo que en ese momento era una decisión audaz, ya que generalmente el espacio se hacía más grande. Las varillas de la "jaula de ardilla" no tenían aislamiento. Se usó un generador de CC estándar como fuente de corriente trifásica, reconstruido en un generador trifásico como se describe anteriormente. La impresión que causó el primer arranque del motor en la dirección de la AEG fue enorme. Para muchos, se hizo evidente que el largo y espinoso camino de crear un motor eléctrico industrial finalmente se completó. En términos de rendimiento técnico, los motores de Dolivo-Dobrovolsky superaron a todos los motores eléctricos que existían en ese momento: tenían una eficiencia muy alta, funcionaban perfectamente en todos los modos, eran confiables y fáciles de usar. Por lo tanto, inmediatamente se generalizaron en todo el mundo. Desde ese momento, comenzó la rápida introducción de motores eléctricos en todas las áreas de producción y la electrificación generalizada de la industria. Autor: Ryzhov K.V.
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