Развој на асинхрониот мотор од Тесла до денес (2) | Милан Чундев и Слободан Мирчевски | МАКО СИГРЕ 2007 A1-03R – јавен домен

КУСА СОДРЖИНА
1 ВОВЕД
2 УСЛОВИ ПРИ ОТКРИТИЕТО НА АМ
3 ТЕСЛИНОТО ОТКРИТИЕ НА АСИНХРОНИОТ МОТОР
4 АКТУЕЛНИ СОСТОЈБИ ВО УПОТРЕБАТА НА АСИНХРОН МОТОР
4.1 Проектирање на асинхрон мотор
4.2 Примена на енергетска електроника
4.3 Системи на управување
5 ЗАКЛУЧОК
6 ЛИТЕРАТУРА

4 АКТУЕЛНИ СОСТОЈБИ ВО УПОТРЕБАТА НА АСИНХРОН МОТОР
4.1 Проектирање на асинхрон мотор

Од теоријата на електричните машини е познато дека секој асинхрон мотор се состои од пет взаемно зависни системи: електричен систем, магнетен систем, изолационен систем, разладен систем и механички систем. При проектирањето на асинхрониот мотор, потребно е да се изврши пресметка на карактеристичните големини на секој од овие системи, да се изврши избор на најсовремен материјал и да се изврши правилно димензионирање на елементите на поедините системи.

Кога Никола Тесла го открил асинхрониот мотор не биле познати принципите на проектирање на електричните машини. Се одело на производство на прототипови, по принципот на проба. Затоа машините биле гломазни, во почеток со 400 [kg/HP], за да понатаму масата се намалува, како што е прикажано во Табела 1, [3], [10], [11], [12].

Табела 1) Развој на асинхрон мотор AEG 4 kW, 2p=4, до 1954 според [3], до 2000 според [10]

Во триесетите години на минатиот век е развиена класичната теорија за проектирањето на електрични машини. Според неа се дефинираат три најзначајни специфични оптоварувања на асинхрониот мотор: специфичното електрично оптоварување дефинирано преку струјното оптоварување А (1-8) 10^4 [A/m], специфичното магнетно оптоварување дефинирано преку магнетната индукција во воздушниот зјај В (0,9-1,2) [T] и специфичното механичко оптоварување дефинирано преку брзината на вртење на роторот n (за 50 Hz според бројт чифтови полови 2р најчесто во дијапазон (250-3000) [1/min]). Напредокот во квалитетот на материјалите е евидентен. Ако првите динамо лимови имале загуби од 10 [W/kg] при индукција од 1 [Т], денес имаме помали вредности од 1 [W/kg]. Изолацијата значително напредува, така да денес вообичаена класа на изолација е „F“ (надтемпература 100 С). Поради високите прекинувачки фреквенции во инверторите, зголемените du/dt и di/dt напрегања се очекува премин кон класа на изолација „H“. Начините на ладење постојано се усовршуваат и се користат како начин за подигање на моќноста, [12].

Со развојот на комјутерите се развиваат многу нумерички методи во проектирањето на електричните машини: методот на конечни диференци (1970 година), методот на конечни елементи во дводимензионален простор (1980), методот на конечни елементи во тридимензионален простор (1990) со чија помош се врши уточнување на распределбата на магнетната индукција. Со примена на овие методи се врши правилно димензионирање на магнетното коло на машината [14].

Со развојот на денешните компјутери, се повеќе се користат и методи за оптимално проектирање на асинхроните мотори. Како еден од најчесто применуваните методи за оптимално проектирање е примената на стохастичкиот метод на генетски алгоритам. Во процесот на оптимирањето на асинхрониот мотор, стохастичките алгоритми работат со огромен број комбинации на параметри, при што, користејќи ги еволутивните принципи вршат селекција, односно елиминација на полоши и избор на подобри решенија. Генетскиот алгоритам се дефинира како компјутерски базирани рутини за оптимирање, кои ги поврзуваат еволутивното учење со генетските принципи вкрстување, селекција, мутација и повторување. При користењето на овој метод, најнапред е потребно да се избере целна функција. Се препорачува како целна функција да се избере коефициентот на полезно дејствие на моторот. Бидејќи проблемот на оптимално проектирање на асинхрониот мотор во овој случај претставува максимизирачки проблем, за таа цел неопходно е програмот на генетскиот алгоритам да биде дефиниран за определување на максимална вредност на коефициентот на полезно дејствие на асинхрониот мотор. Како во целната функција влегуваат сите параметри на асинхрониот мотор, потребно е да се дефинира и опсегот, односно долната и горната гранична вредност на секој од параметрите поединечно. Исто така потребно е да се определи бројот на генерации и бројот на хромозоми во една популација. При тоа бројот на генерации треба да е што е можно поголем со што точноста ќе биде поголема при оптималното проектирање на асинхрониот мотор. Со ова се зголемува енергетската ефикасност на моторот [14].

4.2 Примена на енергетска електроника

Развојот на асинхроните мотори со променлива брзина е снажно потикнат од енергетските преобразувачи на напон и фреквенција и истражувањата на технологијата на дискретните целосно управливи компоненти на моќност, интеграцијата на електричните кола и изработката на модули [13].

Слика 3) a) Глобална примена на енергетски полупроводнички компоненти, б) примена според подрачјето на моќност [kW]
Слика 3) a) Глобална примена на енергетски полупроводнички компоненти, б) Примена според подрачјето на моќност [kW]
Во Табела 2 е претставени карактеристиките (врвен напон, максимална струја и прекинувачка фреквенција) на некои често употребувани енергетски полупроводнички компоненти – тиристор (SCR), брз тиристор, транзистор, MOSFET, IGBT, GTO [12], [13].

Табела 2) Карактеристики на енергетски полупроводнички компоненти

Од компонентите кои се наоѓаат во почетна фаза на развој, најголем предизвик за сите
произведувачи претставуваат MCT тиристорите (MOS controlled thyristors). На пазарот се наоѓаат МСТ тиристори 600/1200 V, 60 А ефективна вредност. Перспективите на полупроводничките компоненти со нова генерација материјали (GaAs, SiC, дијамант) овде не се разгледуваат.

Во употреба се главно два вида енергетски преобразувачи на напон и фреквенција – индиректни (со еднонасочно меѓуколо) и директни. Се очекува стандардната топологија на индиректниот преобразувач да има широка примена во блиска иднина, поради најповолниот однос перформанси/цена. Примената е за различни апликации на едномоторни и повеќемоторни погони, со моќности од 10^2 – 10^7 [W], со исправувач во 6 или 12 пулсен режим на работа и излезна фреквенција најчесто во подрачјето 100-200 Hz. Oваа топологија не се очекува битно да се менува. На слика 4 e претставен преглед на присуството на пазарот на различните видови енергетски преобразувачи [13].

Слика 4) Преглед на различни видови енергетски преобразувачи на напон и фреквенција во зависност од моќноста [kW]
Слика 4) Преглед на различни видови енергетски преобразувачи на напон и фреквенција во зависност од моќноста [kW]
Треба да се одбележи дека развојот на погони со асинхрони мотори со променлива брзина е скапа инвестиција, која денес може да си ја дозволат само најразвиените. На пр., ABB дава податок дека во развојот на директна регулација на моментот (Direct Torque Control-DTC) биле вклучени над 100 човек/година инженерски кадар повеќе од 5 години.

4.3 Системи на управување

Управувањето на погонот со асинхрон мотор многу зависи од видот на работната машина и нејзината намена. Погоните најопшто може да се поделат за општа намена (кои се сса 90%), специјални погони (со високи перформанси) и за големи моќности во индустријата, производството на електрична енергија и влечата. Погоните за општа намена се едномоторни или повеќемоторни, користат преобразувачи на фреквенција со втиснат напон и имаат скаларно управување, нпр. за константен статички момент според законот U/f=const. Специјалните погони се употребуваат обично како едномоторни и се изведуваат со векторско управување. Погоните со големи моќности исто така воглавно имаат векторско управување. На Слика 5 е даден преглед на скаларното и векторското управување. Може да се забележи дека индустријата го има прифатено едноставното и економично скаларно управување за погоните со мали моќности и ниски перформанси. Од друга страна, векторското управување кое е овозможено со развојот на микропроцесорите и дигиталните сигнал процесори DSP засега е поретко применувано кај скапи погони со високи перформанси. Ова управување веќе ги надминува квалитетите на регулираниот погон со еднонасочен мотор со независна возбуда [12], [13].

Слика 5 Преглед на скаларно и векторско управување; а) глобално, б) според моќност [kW].
Слика 5 Преглед на скаларно и векторско управување; а) глобално, б) според моќност [kW]
Во управувањето на електромоторните погони неминовно, според барањата се вградуваат и различни адаптивни методи, како самоподесувачка регулација (selftuning regulation STR), системите со променлива структура (variable structure system VSS), модел на референтно адаптивно управување (model referencing adaptive control MRAC) и модели на робусно управување. Од неодамна и техниките на вештачката интелигенција – експертни системи (expert system), неизвесната (fuzzy) логика и вештачките невронски мрежи (artifical neural network ANN) се вградуваат и многу ветуваат за интелигентното адаптивно управување и естимација на погоните. Овој напредок се должи на микропроцесорската технологија, примената на специфични интегрирани кола (application specific integrated circuit ASIC) и примената на дигитални сигнални процесори (DSP).

Денес повеќе фирми произведуваат DSP за асинхрони мотори, но најпопуларни се Analog Devices со серијата ADMC-3xx и ADMC-401 и Texas Instruments со TMS320F243 и TMS320F241, базирани на контролерот од генерацијата TMS320Cxx. Други фирми (Hitachi H8/300, SH 1,2 серија, Motorola 68H908MR24, Mitsubishi M30624FG, ABB ICMC-IA613A итн.) произведуваат микроконтролери кои се интересни за примена во управувањето на наизменични електромоторни погони. Цената на DSP со фиксна точка, кои се наоѓаат на пазарот изнесува помалку од 5 USD.

Може да се заклучи дека различните производители нудат DSP со слични карактеристики. Ограничувањата се однесуваат на меморијата на чипот и перифериските можности.

5 ЗАКЛУЧОК

Асинхрониот мотор, слично како и тркалото, е изум за секогаш. Со времето на употреба
постојано се усовршува и шири во примената. Тесла го открил асинхрониот мотор и ги предвидел насоките за неговиот развој (има патенти и од подрачјата за изолација и ладење на електрични машини).

Асинхрониот мотор е редок пример каде еден пронаоѓач, Никола Тесла, од идеа (Грац 1875 година) дошол до реализација на сериско производство (Питсбург 1889). Но мора да се нагласи дека тој процес траел 15 – тина години.

Развојот на асинхрониот мотор е резултат на општиот технолошки прогрес, како тоа што се случува во автомобилската, авионската индустрија и сл. Резултатот е во намалување на габаритот, времето на изработка, со истовремено подигање на квалитетот на производот и зголемување на векот на употреба. Затоа асинхрониот мотор е убедливо најефтиниот мотор воопшто. Денес како императив во производството на асинхрониот мотор се наметнува енергетската ефикасност, бидејќи во погоните со асинхрони мотори во развиените земји се троши сса 40% од произведената електрична енергија.

Употребата на асинхрониот мотор денес е тесно поврзана со употребата на енергетската електроника и современите системи на управување. Така асинхрониот мотор ги шири подрачјата на примена и ги заменува еднонасочните мотори во погоните со променлива брзина на вртење. Поради тоа се неопходни подобрувања во неговата конструкција, употреба на квалитетни електрични и магнетни материјали, подигање на класата на изолација, поквалитетно ладење за мали брзини, користење лежишта за поширок дијапазон на брзини и сл.

6 ЛИТЕРАТУРА

[1] N. Tesla, My Inventions (Moji pronalasci), Školska knjiga, Zagreb, 1984.
[2] T. Bosanac, Pogovor (Moji pronalasci), Školska knjiga, Zagreb, 1984.
[3] A. Dolenc, Nikola Tesla i razvoj elektrotehnike jake struje, Elektrotehnički vesnik br. 9-10 (str.239-248), Ljubljana, 1956.
[4] Aleksandar Damjanović, Proslava stogodinjice rođenja Nikole Tesle, Elektrotehnički vesnik br. 9-10, str. 233-239, Ljubljana, 1956.
[5] B. Drury, The Control Techniques Drives and Controls Handbook, The Institution of Electrical Engineers, London, 2001.
[6] T. Kenjo, Electric Motors and their Controls, Oxford University Press, 1999.
[7] The U. S. Patents of Nikola Tesla (Freely available at the U. S. Patent and Trademark Office).
[8] V. Muljević, Nikola Tesla slavni izumitelj, Zagreb, 2000.
[9] John J. O Neill, Prodigal Genius, The Life of Nikola Tesla (извадоци), New York, 1944 (превод), Elektrotehni~ar br.1 (godina III), str. 4-11, 1949.
[10] N. Srb, Elektromotori (priručnik), Rade Končar, Zagreb, 1980.
[11] E. L. Owen, Evolution of Induction Motors – The Ever – Shrinking Motor, IEEE Industry Applications Magazine, January/February 1977.
[12] С. Мирчевски, З. Андонов, Актуелни состојби во електромоторните погони, 4 Советување Мако CIGRE, Охрид, 26-29 септември 2004.
[13] E. Lajoie- Mazenc, D. Pratmarty, Europrean Market of AC – adjustable speed drives, 93NR00071 EDF, 1993.
[14] M. Cundev, L. Petkovska, V. Stoilkov, Actual CAD Trends Based upon Postprocessing in 3 D FEM, 3as Jornadas Hispano – Lusas de Ingenieria Electrica, p.p. 391 – 397, Barcelona, Espania, 1993.

Кон првиот дел

Извор: МАКО СИГРЕ

Развој на асинхрониот мотор од Тесла до денес (1) | Милан Чундев и Слободан Мирчевски | МАКО СИГРЕ 2007 A1-03R – јавен домен

 КУСА СОДРЖИНА
1 ВОВЕД
2 УСЛОВИ ПРИ ОТКРИТИЕТО НА АМ
3 ТЕСЛИНОТО ОТКРИТИЕ НА АСИНХРОНИОТ МОТОР
4 АКТУЕЛНИ СОСТОЈБИ ВО УПОТРЕБАТА НА АСИНХРОН МОТОР
4.1 Проектирање на асинхрон мотор
4.2 Примена на енергетска електроника
4.3 Системи на управување
5 ЗАКЛУЧОК
6 ЛИТЕРАТУРА

КУСА СОДРЖИНА

Асинхрониот мотор влегува во 10 – те најзначајни пронајдоци на човештвото и оправдано се наречува работен коњ во индустријата. Ако генијалниот пронаоѓач на тркалото останал анонимен, пронаоѓачот на тркалото во индустријата засекогаш останува Никола Тесла. Обично се вели дека Тесла направил сe` за асинхрониот мотор; го развил од идеја до производ и обезбедил услови за негово напојување со развојот на наизменичниот систем за пренос на електрична енергија.

Дали е баш така? Дали Тесла навистина не оставил ништо други да дополнат во неговото откритие? Што е променето од тогаш до денес?

Развојот на асинхрониот мотор најдобро се карактеризира со масата (kg/kW). Првите асинхрони мотори имале огромна маса (cca 100 kg/KS). Денес се постигнати вредности cca 7 kg/kW. Како е можно толку големо намалување на масата? Одговорот е комплексен. Проектирањето денес се прави со употреба на софистицирани компјутерски програми во кои составен дел е оптимирањето. Во производството на електрични машини се повеке се обрнува внимание на енергетската ефикасност. Напредокот на магнетните, електричните и изолационите материјали е голем и евидентен. Начините на ладење постојано се подобруваат. Времето на изработка во сериското производство се намалува за повеќе од 100 пати. Затоа асинхрониот мотор е најефтиниот вид мотор воопшто. Денес тој е прилагоден за напојување со променлива фреквенција, што ја зголемува неговата применливост во погоните со променлива брзина. Истовремено се зголемува и неговата управливост, благодарејќи на употребата на 3/2 трансформациите, развојот на дигиталната техника и векторските системи. Денес асинхрониот мотор со своите доминантни динамички својства сигурно го потиснува еднонасочниот мотор од погоните со променлива брзина.

Трудот е посветен на 150 – годишнината од раѓањето на Никола Тесла (1856 – 2006).

Клучни зборови: Асинхрон мотор, Развој, Проектирање, Енергетска електроника, Управување.

ABSTRACT

The induction motor is one of the 10 – the most significant inventions of mankind. It is commonly referred to as a „working horse“ in the industry. If the genius inventor of the wheel remains unknown, the inventor of the wheel in the industry will always be Nikola Tesla. It is said that Tesla did everything for the induction motor; he developed it from an idea to a product and solved the problem of its supplying with the development of his alternate system for transfer of electric energy.

Is it so? Did Tesla leave no room for improvement on his invention? What is changed today?

Induction motor development is best characterized with its mass [kg/kW]. The first induction motors had an enormous mass, cca 100 [kg/HP]. Today theirs mass is cca 7 [kg/kW]. How can we explain this reduction of mass? The answer is complex. Now the motors are designed with the help of sophisticated computer programs based on optimizing. The production of induction motor today is influenced of energy efficiency aspects. The progress of magnetic, electric and isolation materials is great and evident. The ways of cooling are continuously improving. Duration of induction motor serial production is reduced more of 100 times. Therefore induction motor is the cheapest motor in general. Now induction motor is adapted for supplying with variable frequency and its usage in adjustable speed drives is increasing. Also using 3/2 transformations, development of digital technique (Digital Signal Processors-DSP) and vector systems are rapidly improving induction motor control. So induction motor with its dominant dynamic characteristics today surely press back DC motor from adjustable speed drives. The paper is dedicated to 150 anniversary of Nikola Tesla birth (1856 – 2006).

Keywords: Induction motor, Development, Design, Power Electronics, Control.

1 ВОВЕД

За процена на важноста на некое откритие незаобиколни критериуми се неговата трајност (минливост) и раширеност во употребата. Асинхрониот мотор е во употреба од 1888 година, неговата примена се уште расте и не се гледа крајот на тој процес. Причината е едноставна. Со асинхрониот мотор на наједноставен начин, при најдобри услови (искористување, управување, влијание врз околината) од електрична енергија се добива механичка работа, неопходна за опстанок и напредок на човештвото. Денес во развиените земји во погоните со асинхрони мотори се троши повеќе од 40% од произведената електрична енергија. Позната изрека е дека „асинхроните мотори се работни коњи во индустријата“. Без користењето на асинхрониот мотор индустријата би престанала да работи, електричниот транспорт (возови, лифтови, елеватори и сл.) би запрел, фабриките би замреле, продолжувањето на животот би станало неизвесно. Овој пронајдок е развиен од идеја до конечен производ, со обезбедување поддршка (електрично напојување) за негова работа, што е исклучително редок случај во пронаоѓаштвото. Никола Тесла го разработил исто така системот за производство и пренос на електрична енергија, неопходни за функционирањето на асинхрониот мотор. Негова заслуга е што наизменичниот систем за пренос на електрична енергија во САД (и други земји) е со фреквенција 60 Hz.

2 УСЛОВИ ПРИ ОТКРИТИЕТО НА АМ

Времето во кое се родил и школувал Никола Тесла може да се каже дека е време на електротехниката. M. Faraday во 1821 произведува електромагнетска ротација, а во 1831 го открива законот за електромагнетска индукција, што му создава репутација на најголем експериментатор во електротехниката и основач на електромашинството.

Во 1838 година Б. С. Јакоби во Петроград го конструира првиот мотор за еднонасочна струја, кој се напојувал од галванска батерија [3], [5], [6]. Со тој електромотор задвижил чамец со 14 особи на реката Нева, што се смета за почеток на електромоторните погони.

На велесаемот во Виена 1873 Z. T. Gramme изложил генератор 25 V, 400 A, со колектор со многу ламели, за разлика од дотогашните колектори со 2 (две) ламели, од кои се добивала само пулсирачка еднонасочна струја. F. Hefner – Alteneck во 1878 со откривањето на цилиндричната арматура (наместо прстенеста) го подобрил искористувањето на намотката. Со оваа изведба се заокружува еднонасочната машина на денешниот изглед.

Во 1873 J. C. Maxwell ја напишал „Treatise on Electricity and Magnetism“ (Расправа за електрицитетот и магнетизмот), епохално дело со кое се поттикнати многу откритија. Индустријата ја прифатила градбата на еднонасочните машини иако постоеле многу недостатоци. Проблемот на комутацијата не бил решен и четкиците на колекторот често создавале кружен оган. Машините биле гломазни и тешки. Конструктивното решение на проблемот на загубите во железо уште не било правилно забележано. Фабриките за производството на електрични машини (на пр. Siemens) работеле со загуби.

Какви биле состојбите во подрачјето на наизменични струи (полиња)? Според [5] и [8] првите сознанија за делувањето на вртливите магнетски полиња ги стекнал D. Arago во 1824, кој забележал дека се врти магнетска игла обесена над бакарна плоча која исто така се врти. Ch. Babbage и J. F. W. Herschel во 1825 направиле спротивен експеримент од D. Arago, вртејќи магнет кој предизвикувал ротација на диск [5]. Ова бил прв чекор кон асинхрониот мотор, неповторен во следните 50 години. Gaulard и Gibbs, кои работеле за George Westinghouse, произвеле трансформатор за наизменична струја. Во 1884 година, во Будимпешта во фирмата „Ganz“ Blathy и Zipernowsky исто така направиле наизменичен трансформатор [2]. G. Ferraris и M. von Doliwo-Dobrowolsky паралелно и независно од Никола Тесла работеле на асинхрониот мотор [3], [5], [6], [8], [9], но доцнеле резултатите и имале различни мислења за неговата практична примена. M. von Doliwo-Dobrowolsky, инженер од фирмата AEG, имал регистриран германски патент бр. 51083 за трифазен асинхрон мотор со кусоврзан ротор од 8 март 1889. Борбата за авторството на вртливото магнетно поле и асинхрониот мотор била напорна и долга, со пресврти во мислењата и доминантно влијание на научните кругови од САД, Германија, Велика Британија и Италија. Сепак, денес целиот свет признава дека единствен пронаоѓач на величенствениот полифазен електричен систем во сите негови поединости е Никола Тесла.

3 ТЕСЛИНОТО ОТКРИТИЕ НА АСИНХРОНИОТ МОТОР

Првата идеа за електромотор без комутатор и четкици Никола Тесла ја добил на студиите на Високата техничка школа во Грац (1875-1878) при експериментите со Gramme – ова динамо машина.

Откритието на асинхрониот мотор се случило во Будимпешта 1882, каде во јануар 1881 Никола Тесла се вработува во Унгарската управа на поштите. На откритието му претходела негова голема нервна пречувствителност. Заради тоа често на зајдисонце шетал низ градскиот парк со својот пријател Antal Szigety. При едно такво шетање мислата му блеснала како молња и во миг ја открил вистината. Веднаш со стапот во песокот ги нацртал дијаграмите кои 6 години подоцна ги претставил во американското здружение на електроинженери (AIEE).

За откритието на асинхрониот мотор посебни, усни пренесувања се дадени во [3]. На светската изложба во Чикаго 1893 Никола Тесла на проф. Сакулка му објаснил дека импулсот за конечно решавање на асинхрониот мотор го добил преку дефект на трансформатор врз кој се наоѓала метална топка. Овој случај преку проф. Осан од Техничкиот факултет во Љубљана му е пренесен на проф. А. Доленц од Електротехничкиот факултет во Загреб. При вклучување на трансформаторот, Тесла забележал дека топката се врти. Утврдил дека има куса врска помеѓу навивки на секундарната страна. Поради големо заситување во железото, јаловата компонента на примарната струја била доста голема, па затоа аголот помеѓу примарната струја и струјата во кусоврзаниот секундар бил релативно голем (векторски дијаграм на слика 1). Значи, помеѓу примарната струја и секундарната струја во кусоврзаните навои постоело фазно поместување, а истовремено постоело и просторно поместување. Затоа во растурното поле (каде што се наоѓала металната топка) се создало вртливо поле, доволно силно да ја задвижи металната топка. Тесла го забележил тоа и така го открил принципот на работа на асинхрониот мотор. Нејасно е зошто Тесла не пишувал за овој настан. Со помош на метално ротирачко јајце денес се демонстрира вртливото магнетно поле во музеите посветени на Никола Тесла.

Слика 1 - Трансформаторот со топка во пресек и неговиот векторски дијаграм
Слика 1) Трансформаторот со топка во пресек и неговиот векторски дијаграм

Никола Тесла заминува за Париз во есента 1882 и се вработува во Edison – овата телефонска компанија, каде што веднаш му е кажано дека не смее да троши време на неговиот мотор. Најмногу работел на инсталирање електрични централи за еднонасочна струја, а посебно се специјализирал за регулаторите на струјата на динамата. Подолго време во врска со оваа работа престојувал во Страсбург (1883-1884), каде по чудна случајност престојувале и други луѓе кои подоцна станале славни. Таму, со помош на Antal Szigety (кој му бил постојан соработник), со материјали што ги донел од Париз, го направил првиот мотор без комутатор и четкици. Летото 1883 го завршил експериментот, кога со задоволство ја видел ротацијата предизвикана од наизменични струи со различни фази, без лизгачки контакти или комутатор, токму како што тоа го смислил во Будимпештапред една година [1]. Во пролета 1884 се враќа во Париз, ги запознава луѓето од Edison – овата фирма со неговиот мотор и го демонстрира пред нив. Тие му препорачуваат да оди кај Edison во Америка.

Никола Тесла пристигнува во Њујорк на 6 јуни 1884 година. Веднаш се вработил кај Edison, станал негов највреден асистент, но не издржал ниту година дена со него. Биле различен тип на луѓе и пронаоѓачи и застапувале различни правци во електротехниката – Edison еднонасочната струја, Никола Тесла наизменичната струја.

Во април 1887 со помош (500000 долари) на директорот на компанијата „Western Union“ A. K. Brown, голем поборник за наизменичната струја, почнува да работи „Tesla Electric Company“. Само за една година Тесла создал 40 патенти од полифазните системи – мотори, генератори, пренос и распределба на електрична енергија. Изработил 2 мотори како прототипови, кои на барање на финансиерот ги испратил на испитување во Заводот за патенти. Моторите ги испитувал професорот W. Anthony (1835-1908) од Cornell Универзитетот, споредувајќи ги со еднонасочни мотори. Бил многу импресиониран од нивните карактеристики, особено од аспект на степенот на искористување, и му сугерирал на Тесла да одржи предавање во Американскиот институт на електроинженери (AIEE), каде и самиот членувал. Предавањето „A New System of Alternate Current Motors and Transformers“ („Нов систем мотори и трансформатори за наизменична струја“) е одржано на 16 мај 1888 година со теориски дел за наизменичните струи, приказ на неговите патенти за производство, пренос и дистрибуција на наизменична електрична енергија, како и демонстрација на примената на асинхрониот мотор.

Слика 2 - Првиот Теслин асинхрон мотор, демонстриран 1888 во AIEE
Слика 2) Првиот Теслин асинхрон мотор, демонстриран 1888 во AIEE

Веднаш потоа (мај 1888) George Westinghouse (1846-1914) му понудил да ги откупи сите негови патенти за полифазниот систем. Тесла ги продал патентите на компанијата „Westinghouse Electric and Manufacturing Company“ за 25 000 долари/патент (вкупно 1 милион долари). Освен тоа, имал обврска за 1 година во фабриката во Питсбург да го започне производството на асинхрони мотори. Во текот на усвојувањето на сериското производство на асинхрони мотори, кое траело до крајот на летото 1889, Тесла решавал многу практични проблеми, од кои најтежок бил прилагодувањето на 133 Hz, фреквенција која претходно ја усвоиле стручњаците на Westinghouse и не сакале да ја напуштат поради стандардните димензии на апаратите. Освен тоа, морал да произведе мотор кој монофазно ќе работи на оваа фреквенција [1]. Ги согледал и проблемите на изолацијата и ладењето и подоцна дал патенти и на тие полиња. Најголема промоција на Теслиниот полифазен систем била светската изложба во Чикаго 1893 година. Од првата идеа во Грац до практичната примена на асинхроните мотори после пуштањето на централата на Нијагара 1896 година поминале 20 години.

Кон вториот дел

Извор: МАКО СИГРЕ

Главни фактори за (не)усвојувањето на електричните возила во Македонија и регионот

Во последните неколку години од оваа декада доживуваме времиња на пробив и значителен напредок на вградени технологии во електричните возила во автомобилската индустрија. И покрај значително зголеменото производство на електрични возила, нивната распространетост на патишата во Македонија и регионот, доколку погледнеме детално, е многу ниска. Постои лепеза на фактори зошто е тоа така. 

Слика 1) Концепт на електрично возило од луксузна класа
Слика 1) Концепт на електрично возило од луксузна класа

Техничните карактеристики на електричните возила се едни од највлијателните кои можат максимално да придонесат кон усвојувањето на електричните возила. Неописливото забрзување кое се јавува заради високата ефикасност на процесот на преобразба на електричната енергија и ставање во погон на сите четири тркала, понатаму удобноста, целокупната електроника и процесорско водените апликативни функционалности се главни предности на електричните возила во споредба со моторните со внатрешно согорување. Од техничките карактерисктики можеби оној кој најмногу возбудува чуство на несигурност при набавувањето на електрично возило е возниот досег. Дали овие сомневања е потребено да бидат окарактеризирани како витални, го наоѓаме во моменталниот стадиум и равивањето на батериските технологии (Li-Ion). Во денешно време технологиојата на зачувување на енергија и нејзино празнење со цел на трансформација во електрична од хемиска е високо развиена. Воопшто не станува збор и не би требало да се јавува двоумење во доверливоста и способноста на оваа батериска технологија во обезбедувањето на електрична енергија за погон на електричното возило. Сепак, проблемот кој нас и толку не нѐ загрижува се димензиите поврзани со капацитетот на батеријата и нејзината тежина. Овие два параметра се од суштинско значење за производителите на електричните возила која влијае на изведбата на моделот и со него поврзаните трошоци кои се пак наша грижа како потенцијални купувачи. Моментално, литиум-јонската батериската технологија во солидна квалитетна изведба гарантира возен досег од 500 [km] кој што е сосема задоволив за купувачите. Зошто е задоволив е во одговорот што возачите на електрични возила во повеќе од 80 проценти дневно возат максимум до 100 [km].

Чуството на вознемиреност и несигрност кај потенцијалните купувачи на електрични возила се јавува во немањето на соодветна полначка инфраструктура, во нејзината доверливост која што би произлегла од деталната анализа на навиките на возење на возачите на електрични возила и во квалитеот на услугата на полнење т.е. во расположливоста на времето наменето за полнење на батеријата на електрчното возило при подологи патувања. Истотака, густината на распределеност на полначките станици како и нивната расположливост во момент на потреба за полнење, се директни причинители за несигурност при одлука за купување.

Но, најголем фактор што ги обесхрабрува потенцијалните купувачи на електрични возила е иницијалната вредност на трошокот за купување на електричното воизло. Моделите кои што големите производители на електричните возила ги нудат на пазарот во регионот се со цени кои се екстремно високи во споредба со просечната плата на граѓаните во државите во регионот. Тоа имплицитно кажува дека не повеќе од 10 проценти од граѓаните во Македонија не можат да си дозволат оваков „луксуз“ за транспорт. Го вклучуваме и фактот дека Македонија, па и сите држави во регионот искажуваат иницијатива за финансиска поддршка при купувањето.

Демографските фактори се исто така помеѓу најважните. Тука спаѓаат возраста, полот, степен на образовние, интересите, редовност на паричните примања и изборот на професија. Фокусна група на овие простории се средно-млади образовани машки купувачи кои се солидно потковани со познавања од техниката и се големи ентузијасти на науката. Кон донесувањето на конечната одлука за купување на електрично возило е и во голема мера влијанието на семејството. Честопати заради задржувањето на традиционалноста и обичаите, семејството има голема улога при донесувањето на одлуките. Тука спаѓа и вкупниот број на возила што се во сопственост на семејството, колку од членовите од семејството знаат и имаат дозвола за да возат, изведливоста на приклучокот за полнење итн. Можат да се јават и тесни полемики за сопственоста на електричното возило во кругот на семејството.

На овие простори, од социјален аспект, важен фактор за поголемата популарност на електричните возила е и уникатноста на превозното средство за транспорт која ѝ додава на одредената индивидуа белег во општеството за направениот превозен избор. Во овој случај, електричните возила земаат голем замав.

Фактори за заштита на средината и намалување на емисиите на штетни гасови во атмосферата се важни, но не фундаментални фактори кои купувачите во регионот би ги земале во обзир при набавката на електрично возило. Совестноста и барањето на зелена алтернатива при превозот се гледаат преку призмата на трошоците.

За крај, за поздравување се охрабрувачките обиди на владите низ државите во регионот за усвојување на политики како и други прилагодувања на законите и стратегии со цел поагресивно усвојување на електричните возила. Но, за тоа е потребно време.

Сретен Давидов, маг. инж. ел.
Факултет за Електротехника при Универзитетот во Љубљана

(инфо) МЕПСО објави повик за изготвување на студија за ефектите на електричните возила врз преносната мрежа во РМ

МЕПСО логоМакедонскиот електропреносен систем оператор (МЕПСО), објави тендер за изготвување на студија за ефектите на ел. возила врз електропреносниот систем. Според барањата во документот, студијата би требало да се изготви во рок од седум месеци, со предлог решенија за развој во наредните 20 години.