cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Shimonosekitraktaten
Følger
Umiddelbart etter at traktaten var undertegnet kom det til heftige protester fra kinesiske intellektuelle. De krevde grunnleggende økonomiske og politiske reformer for å møte de store territorielle tapene, og dette svekket det allerede vaklende Qing-dynastiet. Bevegelsen førte også til at keiser Guangxu mot sin mektige tante, enkekeiserinnen Cixi, utropte den såkalte hundredagersreformen i 1898, skjønt uten varige virkninger.
Blant de kinesiske intellektuelle var også dem som nå fremhevet Japan som et eksempel til etterfølgelse, særlig etter at landet klarte å beseire russerne i den russisk-japanske krig 1904/05. Men forsøk på å modernisere Kina etter modell fra Meijirestaurasjonen slo for det meste feil. Over 10 000 kinesere dro til Tokyo som studenter, og der ble de kjent både med vestlig og tildels med kommunistisk tankegods. Slik ble den japanske hovedstaden ett av arnestedene for de kinesiske revolusjoner som fulgte.
Den kraftige styrkelsen av japanske interesser som traktaten innebar, førte raskt til mottrekk fra europeiske makter som engasjerte seg i Kina. I november 1895 fikk vestmaktene ved Shimonoseki-intervensjonen omgjort avståelsn av hele Liaodonghalvøya til japanerne ved det at krigsskadeerstatningen heller ble satt høyere, til 230 mill. tael. I de følgende år sikret de seg også selv territorer. Mellom 1897 og 1899 ble dermed Qingdao annektert av Det tyske rike, Weihai av Storbritannia, Liaodong og Lüshun av Det russiske rike og Zhanjiang-området i Guangdong av Frankrike.
Traktaten la grunnlaget for at japanerne kunne etablere seg varig i Kinas periferi. Dermed la den til rette for den japanske aggresjon i 1930-årene, først ved okkupasjonen av Mandsjuria og senere ved utbruddet av den andre japansk-kinesiske krig.
Toto (navn)
Etymologi
Totò er en italiensk kjæleform av Salvatore eller Antonio. Navnet kan også være dannet av germanske Doddo eller albanske toto, «prest».
Som kvinnenavn kan Toto være et kjælenavn for blant annet Catherine.
Kjente personer med navnet
Personene i listene er ordnet kronologisk etter fødselsår.
Edgardo Codesal
Edgardo Codesal Méndez (født 2. juni 1951) er en uruguayansk-meksikansk fotballdommer, mest kjent for å ha dømt finalen i fotball-VM 1990 i Italia mellom og. Han gav to røde kort, hvilket er rekord i en VM-finale, og et straffespark til Tyskland noen minutter før full tid som Tyskland scora på.
Adamselv kraftverk
Adamselv Kraftverk er et vannkraftverk i Lebesby kommune i Troms og Finnmark. Det ble satt i drift i 1973 av Finnmark Energiverk. Kraftverket eies og drives nå av Statkraft
Kraftverket utnytter et fall på 208 meter fra reguleringsmagasinet Store Måsvannet til Landersfjorden. Magasinet er oppdemmet av flere demninger og reguleres mellom 207 og 175 meter over havet. Sieidejávri (Offervannet) og Gahpatjávri er også regulert i forbindelse med verket, og vannene reguleres mellom 213 og 208 moh. Fallet mellom Sieidejávri og Store Måsvannet er utbygd i Offervann kraftverk.
Fra Krokvannet i Adamselvvassdraget overføres vann til Gahpatjávri i Friarfjordelvvassdraget via en 922 meter lang kanal. Muorahisjárvi og Márddašjávri reguleres sammen med Krokvannet. Til Krokvannet overføres også vann fra elvene Važžejohka og Gáissavuolesjohka i vest, via to tunneler og en kort kanal.
Fra Lille Måsvannet i Válljohkas nedbørfelt overføres vann til Store Måsvannet via Lille Måsevatn pumpe, som ble satt i drift i 2016. Pumpehøyden er på 34 meter, og installert effekt er 0,68 MW. Pumpeverket er beregnet å gi en økt midlere årsproduksjon i Adamselv kraftverk på 4,3 GWh. I samme utbygging ble to bekker ved Pieralemetjávrrit i Garnvikelvas nedbørfelt tatt inn på driftstunnelen til kraftverket, og gir en produksjonsøkning på 2,1 GWh
Adamselv kraftverk har installert to francisturbiner på totalt 50 MW, og kraftverket har en gjennomsnittlig årsproduksjon på 199 GWh.
Eksamen av lavere grad
Eksamen av lavere grad er det generelle uttrykket for akademiske grader på nivå med bachelorgrad eller tilsvarende, det vil si av et omfang på minst tre år.
Det utgjør første syklus innen høyere utdannelse. Etter eksamen av lavere grad kan man ta eksamen av høyere grad (for eksempel mastergrad).
Hatt
En hatt er et hodeplagg som vanligvis brukes utendørs og består av en hattepull (topp) og som oftest en liten eller stor brem nederst. Hatter fins i utallige uførelser for både kvinner og menn og har spilt en viktig rolle i mote- og drakthistorien i de fleste kulturer. Hatter har vært praktiske plagg til beskyttelse mot sol, regn og kulde, men er også blitt brukt som pynt eller for å markere yrkesmessig, sosial, militær eller religiøs posisjon.
Hatter kan lages av mange slags lette materialer, oftest filt, men også lerretsstoffer eller flettverk. Finere flosshatter kan være laget av silke som er trukket stramt rundt en pappkjerne. Hattemakere kan også kalles modister, særlig hvis de lager damehatter.
Luer skiller seg fra hatter ved at de vanligvis er enten mindre, mykere eller mangler brem.
Forskjellige slags hatter og hodeplagg
De fleste hatter er oppkalt etter utførelsen, bruken eller brukeren, for eksempel filthatt, bulehatt, vinterhatt, strandhatt, damehatt, kunstnerhatt, yankeehatt, pilegrimshatt, rallarhatt, sjørøverhatt, gangsterhatt og så videre. I tillegg er det en mengde forskjellige hatter med egne navn, blant annet som del av folkelige og lokale drakttradisjoner, historisk mote eller religiøse og militære draktskikker. Skillet mellom myke luer og større, stivere hatter med brem er flytende.
Andre betydninger av ordet
Ordet «hatt» kan også brukes om noe hatteliknende, for eksempel deksler på skorsteiner, såkalte pipehatter, eller den øverste, flate delen av fruktlegemet på visse sopper.
Leirfivellandet
Leirfivellandet er det andre albumet til Famntak, utgitt i 2006.
Elwira Seroczyńska
Elwira Teresa Seroczyńska (Potapowicz) (født 1. mai 1931 i Wilno nåværende Vilnius, død 24. desember 2004) var en polsk skøyteløper som deltok i de olympiske vinterleker i 1960 i Squaw Valley Ski Resort og 1964 i Innsbruck.
Seroczyńska vant en olympisk sølvmedalje under Vinter-OL i 1960 i Squaw Valley. Hun kom på andreplass på 1,500 meter skøyter, bak Lidija Skoblikova fra Sovjetunionen.
Lauri Valonen
Lauri Johannes Valonen (født 28. september 1909 i Helsingfors, død 2. oktober 1982 i Lahtis) var en finsk kombinertløper og skihopper som konkurrerte på 1930-tallet.
Rune Grammofon
Rune Grammofon (etablert 1998 i Oslo) er et norsk plateselskap, eid og etablert av Rune Kristoffersen, kjent fra pop-duoen Fra Lippo Lippi. Det gir ut elektronisk, improvisasjonell, eksperimentell musikk, ofte i grenselandet mot jazz. Utgivelsene har digipak-design av Kim Hiorthøy. Selskapet har distribuert via ECM (2000-05).
Rune Grammofon ved Rune Kristoffersen fikk Bjellesauprisen for 2010.
Elektrisk motor
En elektrisk motor eller elektromotor er en maskin som omformer elektrisk energi til mekanisk energi i form av roterende eller lineær bevegelse. Den motsatte prosessen der mekanisk energi omformes til elektrisk energi skjer i en generator. Selv om en gjør forskjell på motorer og generatorer, kan mange motortyper også brukes som generatorer. Derfor er det vanlig i fagsammenheng å heller snakke om elektriske maskiner.
De fleste elektriske motorer bygger på prinsippet om at en strømførende elektrisk leder hvis utsettes for et magnetisk felt, blir påvirket av en kraft. Denne kraften kalles for lorentzkraften. En motorkonstruksjon er laget for å frembringe sterke magnetiske felter som virker på den roterende delen. Ofte er det feltet fra den stillestående delen, kalt statoren, som frembringer et elektromagnetisk moment på en rotor med mange strømførende ledere. Rotoren er tilknyttet en aksling som igjen kan tilknyttes en arbeidsmaskin. Arbeidsmaskinen kan være alt fra en pumpe eller kompressor til symaskin eller harddisk. Rotoren får sin strøm via enten kommutator eller sleperinger, men kan også være helt uten kontakt med noe ekstern strømforsyning. I det siste tilfellet induseres strømmen i rotoren fra statoren, noe som er tilfelle i en asynkronmotor.
De aller første motorene var mer å betrakte som roterende innretninger; de hadde ikke noen praktisk funksjon. Årsaken var svært liten ytelse. En regner at de første slike roterende elektriske apparater ble konstruert i 1820-årene. Først etter mange år med eksperimenter greide Moritz Hermann von Jacobi i 1838 å lage en motor som hadde ytelse nok til å drive en båt med passasjerer. Ved siden av Jacobi regnes Thomas Davenport og Charles Grafton Page som opphavsmenn til den elektriske motoren.
Mange av 1800-tallets mest kjente vitenskapsmenn og ingeniører arbeidet intenst med å utvikle praktiske motorer og elektriske systemer, blant annet Thomas Alva Edison, Werner von Siemens og Nikola Tesla. Veien frem til en vellykket elektrisk motor var lang og vanskelig, og en regner at det aller første vellykkede systemet for kraftoverføring, kraftproduksjon og motordrift ble konstruert av Mikhail Dolivo-Dobrovolskij i 1891. Dette systemet ble presentert ved den elektrotekniske utstillingen i Frankfurt og regnes som et historisk vendepunkt. Etter dette ble gradvis alle industribedrifter elektrifisert og motorisert, dermed ble det slutt på fabrikker med reimdrift og akslinger for å drive sine produksjonsmaskiner.
Elektriske motorer produseres i et vidt spekter av ytelser og utførelser. Ytelsen kan være fra noen få mW (0,001 W) til rundt 100 MW (100 000 000 W). For motorer med stor ytelse er det alltid snakk om forsyning med høyspenning, altså spenning over 1000 V. Turtall, vekt, volum, behov for vedlikehold, støy og virkningsgrad er blant de mange faktorer som er av interesse ved valg av motorer. Det er imidlertid ikke alle motortyper som egner seg for alle formål. Tradisjonelt har likestrømsmotorer vært overlegne når det gjelder turtallsregulering, asynkronmotorer egner seg for de fleste formål og krever svært lite vedlikehold, mens synkronmotorer egner seg best for meget store ytelser og konstant hastighet. Med introduksjon av kraftelektroniske omformere har asynkronmotoren fått enda større utbredelse fordi den med slik utrustning enkelt kan styres med hensyn på moment og turtall.
Når det gjelder små motorer til bruk i applikasjoner som husholdningsapparater, håndholdt verktøy og kontormaskiner finnes en rekke spesialmotorer. Disse utmerker seg først og fremst med sin enkle konstruksjon egnet for masseproduksjon. De har ofte lav virkningsgrad og ytelse, men er spesielt tilpasset bruken, de er dermed ofte en integrert del av apparatet.
Elektriske motordrifter er den største sluttbrukeren av elektrisk energi, med 43-46 % av totalen. Små motorer er flest i antall. Størst energiforbruk står mellomstore motorer på 0,75 til 375 kW for, mens motorer over 375 kW bruker en forsvinnende liten del av totalen. Det blir dermed av stor betydning i et ressursperspektiv å fokusere på virkningsgrad og energibruk i mindre og mellomstore motorer. Virkningsgraden for mellomstore motorer kan være over 95 %, men ofte velges motorer i industriaplikasjoner som er større enn det som egentlig er nødvendig. Med bedre tilpasning kan en forbedre energiutnyttelsen, det samme gjelder bruk av kraftelektroniske omformere til applikasjoner der driftsforholdene endres mye.
Terminologi og komponenter
En elektrisk motor er en maskin som omformer elektrisk energi til mekanisk energi, oftest i form av rotasjon. Tre hovedtyper etter bruk av fysiske konsepter er elektromekaniske-, elektrostatiske- og piezoelektriske motorer. Den første kategorien er den altoverveiende mest vanlige, og blir behandlet i denne artikkelen.
Ofte snakker en om spesialmotorer når det menes motorer for helt bestemte formål eller lave ytelser. Disse motorene egner seg ofte dårlig for andre formål enn den tiltenkte. Vanligvis dreier dette seg om motorer for enfaseforsyning, bruksområdet er små maskiner i husholdning, industri og kontorer.
Mekanisk består en motor av disse hovedkomponentene:
Elektriske hoveddeler:
Teoretisk utvikling
En viktig oppdagelse som lå til grunn for eksperimenter med elektriske roterende innretninger var den danske fysikeren Hans Christian Ørsteds (1777 – 1851) oppdagelse av magnetfelter rundt elektriske ledere. I 1820 oppdaget han at en elektrisk leder vil påvirke en kompassnål til å bevege seg om denne holdes i nærheten av lederen. En tidligere oppfinnelse som gjorde kontrollerte forsøk med elektrisitet mulig var oppfinnelsen av det elektriske batteriet (Voltasøylen), utført av den italienske vitenskapsmannen Alessandro Volta (1745 – 1827). Mange oppfinnere og vitenskapsmenn studerte elektromagnetiske fenomener, og søkte etter praktiske anvendelser for elektrisitet. Disse arbeidet ofte helt uavhengig av hverandre, og nye oppdagelser ble gjort nesten daglig.
Den franske matematikeren og fysikeren André-Marie Ampère (1775 – 1836) studerte sammenhengen mellom magnetisme og elektrisitet samtidig med Ørsted. Regelen som for ettertiden er kjent som Ampères sirkulasjonslov, forteller om forholdet mellom magnetisk flukstetthet og strømstyrken i en leder. Denne grunnleggende oppdagelsen ble gjort i 1820 og publisert noen få år senere.
I 1831 oppdager den britiske fysikeren Michael Faraday (1791 – 1867) at et magnetisk felt kan påvirke en elektrisk leder slik at det oppstår en elektromotorisk spenning (EMS) i den. Denne oppdagelsen er senere kjent som Faradays lov, og fenomenet omtales som elektromagnetisk induksjon. Omtrent samtidig gjør den amerikanske fysikeren Joseph Henry (1797 – 1878) den samme oppdagelsen. Dette er den motsatte fysiske prosessen av den som Ørsted hadde oppdaget. Induksjon er for øvrig det fysiske grunnlaget for virkemåten til en generator, selv om også induksjon skjer i en elektrisk motor. Mer spesifikt er den elektromotoriske spenningen \mathcal{E} er proporsjonal med den tidsderiverte av magnetiske flukstetthet:
der
og minustegnet forklares av Lenz' lov:
I den helt tidlige eksperimentelle fasen med elektromagnetisme holdes fenomenene med fysiske krefter mellom magnetfelter og elektriske ledere på den ene siden, og induksjon på den andre siden, strengt adskilte. En snakket om magneto-elektriske maskiner når en omtalte bakgrunnen for virkemåten for generatorer, og elektro-magnetiske maskiner når det var snakk om motorer. Ikke før i 1833 ble det påpekt at det var en sammenheng mellom disse fenomenene, da den tysk-baltiske fysikeren Emil Lenz (1804 – 1865) utga en artikkel med navn «loven om gjensidighet av magneto-elektriske og elektro-magnetiske fenomener». Med dette ble det i praksis fremsatt en påstand om at en elektrisk motor kan fungere som generator, og vice versa. I 1838 kom det flere rapporter om eksperimenter der det ble påvist reversible prosesser.
Den helt grunnlegende sammenhengen for virkemåten til en motor er Ampères kraftlov som sier at kraften er gitt ved uttrykket
der symbolene betyr
Figuren til høyre viser hvordan en leder i et magnetfelt blir påvirket av denne kraften.
De første roterende innretninger
Å lage roterende elektriske innretninger var noe en rekke oppfinnere og vitenskapsmenn arbeidet med uavhengig av hverandre, det kan nesten beskrives som en motesak fra første halvdel av 1850-tallet. Det ble gjort forsøk med både roterende maskiner, men også innretninger der en stang ble satt til å beveges frem og tilbake omtrent som stemplet i en dampmaskin. (Noe likt det en i dag kaller for en lineærmotor.)
Det aller første enkle roterende apparatet basert på elektromagnetisme holdes for å være en innretning bygget av engelskmannen Peter Barlow (1776 – 1862) i 1822, kjent som Barlows hjul. En annen tidlig oppfinnelse av en elektrisk roterende maskin blir utført av den ungarske benediktinerpresten Ányos Jedlik (1800 – 1895) rundt 1827. Innretningen består av elektromagneter og en kommutator. Jedlik publiserer ikke noe skriftlig om sin oppfinnelse før flere tiår senere, tidspunkt for oppfinnelsen er også usikkert. Selv om dette kan ha vært den første elektriske motor, kan det ikke dokumenteres. Den første publiserte beskrivelsen av en roterende elektrisk maskin blir gitt i juli 1832: En viss P.M. skriver et brev til Faraday der en slik oppfinnelse blir beskrevet. Faraday får brevet den 26. juli 1832, og han publiserer inneholdet omgående. I 1829 laget Joseph Henry, en fysikklærer i Albany, en roterende motor, men anså det bare som et leketøy uten praktisk nytte.
I juli 1832 konstruerer den franske instrumentmakeren Hippolyte Pixii (1808 – 1835) det første apparatet som genererte vekselspenning ved hjelp av roterende permanentmagneter. Etter ideer fra Ampère utviklet han samme år en komponent som kan snu strømmens retning for hver halve omdreining rotoren utfører. Dermed leverte apparatet ut likespenning. Komponenten som snudde spenningen er kjent som kommutatoren. Imidlertid er det skotten William Ritchie (1790 – 1837) som er kjent som oppfinneren av kommutatoren i 1832. Ritchie hevdet å ha funnet opp kommutatoren den samme sommeren som Pixii. I 1833 presenterte Joseph Saxton en «magneto-electric» machine for British Association for the Advancement of Science.
Den tyske/russiske ingeniøren og fysikeren Moritz Hermann von Jacobi (1801 – 1874) regnes for å være den første til å lage en praktisk anvendbar elektrisk motor. Han rapporterte til Annalen der Physik i mai 1834 at han hadde konstruert en elektrisk motor som kunne løfte en vekt på 10–12 pund opp med en fart av én fot i sekundet. Dette tilsvarer en effekt på 15 W. I november 1834 sender han en rapport til Det franske vitenskapsakademiet i Paris om sine forsøk. Rapporten til vitenskapsakademiet beskrev Jacobi at han hadde lykkes med å skape rotasjon ved hjelp av elektrisitet i mai 1834. Thomas Davenport skrev i sin memorar at han fikk til det samme i juli 1834. Oppfinnelsene gjort av disse to skjedde helt uavhengig. Jacobis motor besto av to sett med elektromagneter, åtte i hvert sett, det ene settet fastspent og det andre montert på et hjul. Strøm gikk fra batteriet til de roterende magnetene via en kommutator. Jacobis kommutator var bedre utformet enn Davenports og er svært lik den som ble utbredt senere.
Jacobi var tilknyttet universitetet i Königsberg i daværende Preussen. I november 1834 sender han en rapport til det franske vitenskapsakademiet, og på våren 1835 publiserer han en avhandling om sin elektriske motor. Denne avhandlingen fører til at han senere får et æresdoktorat ved universitetet. Han gjør det klart at han alene ikke er oppfinneren av motoren. Inspirasjon har kommet fra de italienske oppfinnerne Giuseppe Domenico Botto og Savatore dal Negro. Botto er en professor i fysikk, som i 1834 publiserer en beskrivelse av en elektrisk innretning som er konstruert lik en metronom. Den har to elektromagneter som får en pendel til å bevege seg. Negro har noe tidligere konstruert en lignende maskin som kan løfte et lodd på 60 gram 5 centimeter i løpet av ett sekund, noe som tilsvarer en ytelse på 30 mW.
I desember 1833 ble den amerikanske smeden Thomas Davenport den første som laget en elektrisk motor i USA. Hans maskin kunne yte 4,5 W, men hverken han eller andre oppfinnere på denne tiden greide å lage en maskin med en ytelse som kunne gjøre dem praktisk anvendbare. Davenport fikk i 1837 det første patentet på en elektrisk motor. Han leverte patentsøknaden 24. januar 1837 og fikk svar 25. februar 1837 med at motoren var tildelt patentnummer 132 i USA.
Det store spranget kom i 1838 da Jacobi lyktes med å lage en motor som utviklet hele 300 W. Rett før dette hadde den russiske tsaren invitert Jacobi til St. Petersburg, hvor han ble medlem av Sankt Petersburg Vitenskapsakademi. Han fikk generøs støtte fra tsaren for å arbeide nettopp med elektriske motorer. For å demonstrere motorens praktiske anvendelse satte han den i en båt som var rundt åtte meter lang og utstyrt med padlehjul. Fartøyet kunne transporterte 14 personer over elven Neva i St. Petersburg. Den første båtturen fant sted den 13. september 1838. Distansen var 7,5 km og fartøyet holdt en fart på 2,5 km/h. I båten var det sink-batterier som til sammen veide 200 kg. Flere aviser fra denne tiden beskriver båtferdene som ble foretatt denne høsten, blant annet blir det rapportert at fartøyet i løpet av to til tre måneders drift har et forbruk av sink på 24 pund, eller rundt 11 kg.
En annen oppfinner som utviklet vellykkede elektriske motorer var amerikaneren Charles Grafton Page (1812 – 1868). Hele sitt liv brukte han på å utvikle motorer, i tillegg til flere andre oppfinnelser som han står bak. Hans første motor så dagens lys i 1838 og var basert på en pendel som settes i bevegelse av elektromagneter. Denne maskinen etterlignet en dampmaskin med en arm fra pendelen som fikk et hjul til å rotere. De etterfølgende 20 årene gikk han etterhvert helt over til roterende innretninger. I 1851 klarer Page å øke effekten fra 8 til 20 hk, det vil si rundt 15 kW. Med to slike motorer bygger han et lokomotiv som med en vekt på 10 tonn greier å oppnå en fart på 30 km/h. Med dette kjører han fra Washington til Bladensburg på 19 minutter.
Videre utvikling av anvendbare motorer
I årene fra 1837 til 1866 ble det tatt ut hele 100 patenter på elektriske motorer bare i England. I hele verden ble det tatt ut tusenvis av patenter. Det skulle vise seg å ta lang tid før noen greide å overgå Jacobi når det gjaldt ytelsen for en elektrisk maskin.
Det skjedde stadige forbedringer av elektriske motorer, men det var et fundamentalt problem med disse; den høye vekten og kostnadene for batteriene. Dette ble også motivasjonen for å lage en funksjonell generator som kunne forsyne motorer med elektrisitet. I 1850 skrev R. Hunt i British Philosophical Magazine at en elektrisk motor, selv under de beste forhold, er 25 ganger mer kostbar enn en dampmaskin for å gjøre det samme arbeidet.
I 1841 utlovet Det tyske forbund en pris på 100 000 gulden til den som konstruerte en elektrisk motor som kunne utføre et arbeid billigere enn en hest, en dampmaskin eller et menneske. Ingen fikk denne prisen. Det viste seg umulig å få til noe slikt uten at en vellykket generator ble konstruert, noen som skal vise seg å ta enda 25 år å få til.
En stor ulempe med dynamoen til Siemens med dobbel-T anker er at den produserer pulserende spenning. Den belgiske oppfinneren og ingeniøren Zénobe Gramme (1826 – 1901) løser dette problemet med den såkalte ankerring, som gir ut en jevn likespenning. Konstruksjonen som han kom med i 1871 hadde viklinger som var sammenkoblet på en slik måte som bildet øverst til høyre viser. Prinsippet er vist i figuren rett nedenfor som viklinger rundt en torus. Fra hver vinklingsspole fører det forbindelser til segmenter på kommutatoren. Det blir indusert like stor spenning i den øverste halvdelen av ringen som i den nederste, og som figuren viser blir spenningen hentet ut av børstene ved posisjonene -B og +B. Produksjonen av denne dynamoen er en sterk konkurrent til Simens' dynamo. Årsaken til forbedringen er konseptet som er kjent som distribuerte viklinger, noe som blir omtalt lenger ned i artikkelen.
Enda en videreutvikling av dobbel-T anker-maskinen er oppfinnelsen av ankertrommel-motoren til tyskeren Friedrich von Hefner-Alteneck (1845 – 1904). Denne utviklingen gjøres i årene 1872 – 1875, og består av at vinklingene legges i spor aksielt langs en sylindrisk rotor. Dette var en forbedring av Grammes ankerring, fordi denne ikke hadde en stor del av vinklingene på innersiden av rotoren der det uansett ikke blir indusert noe spenning. Grammes og von Hefner-Altenecks oppfinnelser er også viktige bidrag til utviklingen av elektriske motorer.
Neste milepæl mot en vellykket elektrisk motor er franskmannen Auguste Pellerins ide med laminert blikk istedenfor massivt jern i motorens stator og rotor. Ideen går ut på at tynne plater av stål med isolasjon i mellom settes sammen til å danne motorens magnetiske krets. Dette kalles for laminert blikk. Hensikten med dette var å unngå virvelstrømmer, som fører til redusert virkningsgrad. Imidlertid blir ikke denne oppfinnelsen satt ut i produksjon av Pellerin selv. Med disse konseptene er alle konstruksjonsdetaljene for en moderne elektromotor på plass. Imidlertid er det oppfinnelsen av vekselstrømsmotorer og -generatorer som fører frem til dagens moderne elektriske kraftsystemer. Problemet med virvelstrømmer blir for øvrig forklart mer inngående lenger ned.
Strømkrigen
Strømkrigen er betegnelsen på det teknologiske kappløpet mellom likestrømsystemer på den ene siden og vekselstrøm på den annen. Denne intense konkurransen som gikk for seg i 1880-årene, og endte på begynnelsen av 1890-årene, dreide seg mye om å finne en løsning på problemet med de korte overføringsavstandene som kraftsystemer basert på likestrøm hadde. Med introduksjon av systemer for enfase vekselstrøm var det mulig å øke avstanden mellom kraftstasjonene og forbrukerne betydelig. Imidlertid var det et stort praktisk problem med vekselstrøm; ingen greide å konstruere en praktisk motor for vekselstrøm.
En industriherre som hadde bygget seg et imperium basert på små lokale kraftsystemer for likestrøm var Thomas Alva Edison. På slutten av 1800-tallet ble elektrisitet benyttet først og fremst for belysning for de få bybeboerne som hadde råd til dette. De som produserte og eide slike kraftsystemer kunne ikke overføre elektrisitet over lengre avstander, men industriforetak som ville forsyne den mer spredt bosatte befolkningen så forretningsmuligheter i å utvikle et bedre egnet system.
Tesla beskriver problemet med likestrømssystemer slik i en artikkel fra 1888 til the American Institute of Electrial Engineers: – I et kraftsystem for likestrøm blir det indusert vekselstrøm i generatorens rotor, disse blir likerettet i den problematiske kommutatoren. Likestrømmen blir distribuert via overføringslinjer til motorer, der strømmen igjen blir omformet i kommutatorer på motorene der det også går vekselstrøm i rotoren. For ham var dette ulogisk. Hvorfor ikke bruke vekselstrøm gjennom hele systemet, når kommutatorene skaffer så mange problemer, argumenterte han.
I sine patenter beskriver Tesla et roterende magnetisk felt som blir satt opp av vinklingene i en elektrisk maskin som tilknyttes vekselstrømmer med faseforskyvning. Det roterende magnetiske feltet fra viklingene vil ha samme virkning som en roterende magnet: Nemlig at en jern- eller ståltrommel som kommer i nærheten vil rotere. I neste omgang vil det induseres strøm i ståltrommelen, denne vil sette opp et magnetfelt som ved interaksjon med det roterende feltet fra vinklingene får trommelen selv til å rotere. Denne maskinen vil få en rotasjonshastighet som er litt lavere enn magnetfeltets rotasjon. Dette er Teslas beskrivelse av en induksjonsmotor (asynkronmotor), og han gir også en beskrivelse av en annen maskin kjent som synkronmotor. Synkronmotoren forklarer han skal ha sleperinger med børster som overfører likestrøm til rotoren som setter opp et magnetisk felt.
I 1884 utvandrer Tesla til USA hvor han etablerer et lite firma og får opprettet et verksted for eksperimenter i New York. Tesla finner opp den såkalte induksjonsmotoren, beskrevet over, i 1885. Det han ikke er klar over er at den italienske fysikeren og ingeniøren Galileo Ferraris (1847 – 1897) har gjort den samme oppfinnelsen kort tid før Tesla. I 1887 tar Tesla ut sin første patent på et kraftsystem for tofaset vekselstrøm. Dette systemet består i hovedsak av en kraftlinje med fire faseledere, en generator og en flerfase motor. Georg Westinghouse blir klar over Teslas lovende kraftsystem og kjøper alle hans patenter for en million USD. I tillegg blir Tesla konsulent for Westingshouses selskap. Tesla arbeider så frem til 1889 med å utvikle to- og enfasede induksjonsmaskiner med forholdsvis høye frekvenser (mellom 125 og 133 Hz). Disse anstrengelsene fører ikke frem til noen vellykket motor, dermed forlater han Westinghouse i 1889. Westinghouse stopper deretter all utvikling av vekselstrømssystemer.
I Italia utvikler som sagt Ferraris sin vekselstrømsmotor for tofase vekselstrøm i 1885. Ferraris publiserer sin oppfinnelse, men tar aldri ut noen patenter. Også Ferraris beskriver roterende magnetiske felter som skapes av vekselsstrømmer som er faseforskjøvet. Helt feilaktig tror han at en slik maskin aldri kan få større virkningsgrad enn 50 %, dermed mister han all interesse for videre utvikling.
Trefasesystemet og asynkrommotoren
I 1889 konstruerer den russisk ingeniøren Mikhail Dolivo-Dobrovolskij (1862 – 1919) en forbedret induksjonsmotor basert på Tesla og Ferraris ideer. Dolivo-Dobrovolskij er sjefingeniør ved AEG i Berlin, og hans motor er mye lik dagens motorer kjent under navnet asynkronmotor. Senere finner han også opp en asynkronmotor med viklinger tilknyttet sleperinger og eksterne startmotstander.
Dolivo-Dobrovolskij er den første til å forstå at et trefasesystem med generator og motorvinklinger koblet i stjerne eller trekant ikke trenger mer enn tre faseledere. Dermed vil systemet være mindre kostbart enn tofasesystemet som andre oppfinnere har utviklet og som krever fire faseledere. I august 1889 får han patent på en trefasetransformator. Med Dolivo-Dobrovolskij som leder starter et samarbeid mellom AEG og Maschinenfabrik Oerlikon der disse i fellesskap konstruerer et komplett trefase kraftsystem med generator, transformatorer, kraftlinje og motorer. En kraftstasjon blir bygget i Laufen ved elven Nektar, denne produserer elektrisitet for en 175 km lang kraftledning til Frankfurt am Main. Anledningen er den internasjonale elektrotekniske utstillingen i 1891 som avholdes i Frankfurt, der dette anlegget skal være hovedattraksjonen. Nøyaktig klokken 12 den 25. august 1891 blir anlegget satt i drift, med blant annet en kunstig foss drevet av en pumpe med trefasemotor. Kraftlinjen har en spenning på 25 kV og en overføringskapasitet på 220 kW. Ved senere forbedringer viser det seg at den har et tap på bare 4 %.
Til utstillingen er det kommet en rekke ingeniører og industriherrer fra forskjellige land. Disse skjønner raskt at trefase vekselspenning har store fordeler, spesielt ved at elektrisitet kan overføres over lange avstander. Etter dette startet de store elektrotekniske industriselskapene Siemens, General Electric og Westinghouse et intensivt arbeid for å utvikle generatorer og andre maskiner for vekselstrøm.
En annen amerikaner med interesse for elektriske motorer er Charles Schenk Bradley. Han utfører eksperimenter med flerfasemotorer allerede før Ferraris publiserer sine resultater. I 1887 og 1889 får han patenter på både et tofase- og et trefasesystem. Bradley forsøker allikevel aldri å sette inne oppfinnelser ut i livet. En annen uheldig oppfinner er tyskeren Friedrich August Haselwander som kommer opp med en ide om et trefasesystem i 1887. Haselwander får bygget en trefaset synkronmaskin, men videre forsøk med denne blir stoppet av det tyske postvesenet som frykter forstyrrelser av telegraflinjene. Etterpå mislykkes han også med å få patent på oppfinnelsen.
Helt uavhengig av Dolivo-Dobrovolskijs arbeid med trefasekraftsystem hadde svensken Jonas Wenström (1855 – 1893) funnet opp og konstruert en trefasegenerator i 1890. Videre i 1893 bygges et kraftsystem for vekselstrøm med en 13 km lang kraftlinje i Sverige. Ingeniøren Wenström hadde i sin patentsøknad i april 1889 beskrevet alle komponenter for et trefase vekselstrøms kraftsystem, inkludert en elektrisk motor, men han er altså noen få år for sent ute til å vinne kappløpet. Wenströms oppfinnelser ble imidlertid med på å danne basis for det svenske storkonsernet ASEA, som i dag er del av ABB.
Teknologihistorikeren Thomas Hughes oppsummerer oppfinnelsen av en motor for vekselstrøm slik: – Tesla var den som først får gjennom en suksessfull patentsøknad for konseptet med motorer og generatorer med roterende magnetfelter. Ferraris er den som først som publiserer konseptet i en forelesning. Videre er det Bradley og Haselwander som er de første til å virkelig bygge fullskala generatorer for flerfase vekselstrøm. Imidlertid er det ingen av disse som bygger teknisk-økonomiske optimale generatorer eller motorer for vekselstrøm. Det er det de elektrotekniske selskapene som tar hånd om.
Med introduksjon av elektriske motorer på siste halvdel av 1800-tallet ble det slutt på at industribedrifter hadde omfattende systemer med akslinger og reimdrifter for energioverføring. Isteden kunne alt fra spinnemaskiner og vevstoler til trikker og tog ha sine egne elektriske motorer. Dermed var det heller ikke nødvendig for en fabrikk å ligge ved en elv der vannhjul eller vannturbiner skaffet energi til å drive maskinene.
Kategorier og krav for moderne motorer
Elektriske motorer har noen vesentlige fordeler sammenlignet med andre motorer. Forbrenningsmotorer utvikler nesten ikke noe startmoment, altså at moment er veldig lavt ved små hastigheter. Dermed er det ofte nødvendig å ha koblinger eller gir mellom motor og arbeidsmaskin. Turbiner har ofte svært høye omdreiningstall, dampturbiner er del av et større system med blant annet dampkjeler. Vannturbiner er stedlig bundet. Elektriske maskiner har ikke disse ulempene og de kan lett tilpasses arbeidsmaskinen de skal drive. En annen fordel er lave tap ved energiomformingen.
Generelle krav til motorer
Motordriften kan deles inn i fire viktige oppgaver eller driftsformer:
Andre krav til motorer har å gjøre med pris, vekt, volum, vedlikehold og en rekke andre ønsker og krav som formålet setter. Ofte er det også krav til motoren om å kunne brukes i vanskelige omgivelser, som for eksempel fuktige eller eksplosjonsfarlige miljøer. Spesielt virkningsgrad blir tillagt stor vekt for større motorer, mens for de aller minste kan dette være et mindre viktig anliggende.
Likestrømsmotorer
Likestrømsmotorer får sin elektriske energi fra egne kraftsystemer for likestrøm, fra batterier eller fra omformere. Omformere er enten roterende omformere, der en motor tilknyttet trefase kraftsystem driver en likestrømsgenerator, eller en kraftelektronisk omformer. Selv om det ikke er så vanlig i dag kan det også være snakk om kraftverk med likestrømsgeneratorer (dynamoer). Imidlertid er det ikke uvanlig at sporvogner, T-baner og jernbane har helt egne kraftsystemer for likestrøm, da med egne stasjoner for omforming av elektrisk kraft.
Virkemåte for en meget enkel motor
Bildet til høyre viser en meget enkel likestrømsmotor. Rotoren (ankeret) har to poler som magnetiseres av en elektrisk vikling, og en stator som kan bestå av permanente magneter (N og S i figuren). Kommutatoren i sentrum av rotoren fører strømmen til viklingene. Denne består av to halvsirkelformede kobberlameller som tilføres strøm via to børster som står mot hverandre på hver side. Børstene består ofte av fjærbelastede kullstykker for å gi passe kontakttrykk uten å slite kommutatoren for meget. I figuren er rotoren omsluttet av et magnetfelt fra polene, altså magnetisk nordpol og sørpol. Polene er for øvrig en del av statoren. Rotorens nordpol vil frastøtes av statorens nordpol og tiltrekkes av dens sydpol, det samme vil rotorens sydpol. Rotoren i figuren vil derfor rotere som pilen viser. Når rotorens nordpol når fram til statorens sydpol ville den stoppet om ikke gapet i kommutatoren samtidig passerte forbi børstene, og strømretningen gjennom rotorviklingen snur. Dermed snur magnetiseringen av rotoren, polene er igjen frastøtende og rotoren fortsetter en halv omdreining, før prosessen gjentas.
Denne enkle motoren har flere svakheter: Én er at den ikke vil starte lett i en hvilken som helst posisjon. Startmomentet som er momentet ved oppstart, altså ved lavt turtall, kan med andre ord være lik null. Det vil oppstå pulserende moment når den roterer, og en tredje ulempe er at mellomrommet mellom lamellene er så lite at det oppstår kortslutninger hver gang børstene står mellom disse. En rotor med mange viklinger og dermed en kommutator med mange lameller vil eliminere alle disse problemene.
Rotorens oppbygning
Bildet nede til høyre viser en rotor tilhørende en liten likestrømsmotor. Her ser en tydelig lamellene av kobber på kommutatoren nærmest i bildet. Kommutatoren er laget av et isolerende stoff (mika) slik at hver av lamellene er elektrisk adskilte fra hverandre. En kan videre se at til hver lamell er viklingene loddet fast, og at viklingene av kopper er lagt ned i spor aksielt med rotorens periferi. Rotoren er forøvrig laget av laminerte blikkplater av spesiallegering for at magnetfeltene skal møte liten motstand, samt at de tidligere omtalte virvelstrømstapene skal bli lave.
Den skjematiske tegningen til høyre viser forenklet hvordan vinklingene kan være forlagt i rotoren og forbindelsen til lamellene. Her må en forestille seg at rotoren er «brettet ut» for at fremstillingen skal være enklere å forstå. N markerer som tidligere magnetisk nordpol fra statoren og S sørpol, der den samme nordpolen ligger til både høyre og venstre i tegningen. Legg merke til at alle vinklingene gjennomløpes av den samme strømmen, selv om bare to av de seks lamellene har kontakt med børstene. Om en forsøker å følge strømbanen fra for eksempel børsten til venstre, vil en se at strømmen kommer ut ved børsten til høyre. Fra hver av lamellene er det to strømbaner gjennom viklingene. Når rotoren har beveget seg et lite stykke videre vil to lameller ligge mot hver av børstene, dermed er viklingene en kort tid kortsluttet. Etter enda en liten tid vil nye lameller komme i kontakt med børstene, når det skjer vil strømmen i viklingene som først fikk strøm direkte fra børstene, skifte retning.
På bildet til høyre ser en at det er mange vindinger for hvert spor. Mens den skjematiske fremstillingen bare har en vinding gjennom hvert spor. Det er vanlig at kobbertråden er viklet mange ganger gjennom hvert spor. Lorentzkraften vil nemlig virke på hver eneste av vindingene, dermed blir det resulterende momentet på rotoren stort. Viklingenes tilknytning til lamellene og børstenes plassering er for øvrig slik at strømmen har forskjellig retning ved statorens nord- og sørpol, se den skjematiske tegningen.
Over ble det sagt at strømmen i viklingene snur, med andre ord er det en vekselstrøm (og samtidig vekselspenning) i viklingene. Dermed sier en at kommutatoren er en mekanisk likeretter. Altså den sørger for at strømmen som tilføres eksternt kan være en likestrøm. Eller i tilfellet med en likestrømsgenerator: Det er vekselstrøm som induseres i viklingene, men maskinen produserer likestrøm for det kraftsystemet den er tilknytet.
I virkeligheten konstrueres viklingene i en likestrømsmaskin mer komplisert enn det som er beskrevet her. Det er vanlig med mange flere spor i langs rotoren. Dessuten er det ikke uvanlig med mer enn bare to poler.
Oppbygging av stator og polene
I tillegg til rotoren består likestrømsmotorene av de hoveddelene som er nevnt innledningsvis, det vil si statoren med feltviklinger som setter opp det magnetiske feltet og akslingen som overfører rotorens bevegelse til arbeidsmaskinen. Feltviklingene er anbrakt på en kjerne av stål som vender ut mot rotoren i senter av statoren, disse kalles polene. Statoren kan bestå av laminerte blikkplater av såkalt bløtt stål på samme måte som rotoren, selv om ikke dette alltid er tilfelle. Stålplatene er i tillegg elektrisk isolert fra hverandre. Dette på grunn av at det tidsvarierende magnetisk felt som går gjennom disse vil føre til virvelstrømer. Det vil si at det induseres sirkulerende strømmer inne i stålet, som igjen fører til varmetap og redusert virkningsgrad.
Rundt polene er det viklet kobberledere med elektrisk isolasjon. Disse er elektromagneter med vekselsvis nordpol og sørpol langs statorens periferi. Som bildet til høyre viser er polene formet som buer, slik at åpningen mellom polene og rotor skal bli så lite som mulig.
Åpningen mellom rotoren og statoren kalles luftgapet, og den magnetiske fluksen som går gjennom dette kalles luftgapsfluksen. Det er denne delen av fluksen som utfører nyttig arbeid. En annen og mindre del av fluksen finner andre veier og kalles lekkfluks. Ofte lages luftgapet så lite som mulig, men flere overveielser må gjøres, for eksempel for ventilasjon og faren for at rotoren kan komme i berøring med statoren.
For øvrig vil antallet poler avhenge av maskinens effekt, omdreiningstall og rotordiameter. Det ligger erfaringsbaserte data bak valg av antall poler. Om poltallet er lite betyr det en stor motor rent fysisk. Antallet poler kan heller ikke bli for stort, 12 poler er gjerne et maksimum.
Det magnetiske feltet fra polene i statoren kalles for hovedfluksen. Fordi det går strøm i rotoren vil det også her oppstå magnetiske felter, kalt ankerfluksen. Et spesielt fenomen er at de magnetiske flukslinjene fra hovedfeltet går tvers gjennom rotoren, altså fra nordpol til sydpol. Derimot har flukslinjene fra ankeret retning på tvers av hovedfluksen. Med økende belastning vil det resulterende magnetfeltet endres og bli asymmetrisk. Dette kalles ankerreaksjon. En konsekvens er økende spenning mellom segmentene under børstene, dette fører til små lysbuer som kan være skadelige. Flere tiltak gjøres for å bøte på dette problemet. To vanlige tiltak er vendepoler, også kalt kommuteringspoler, som er egne poler som settes opp mellom hovedpolene. Disse skal sette opp et magnetisk felt som skal gi en motindusert spenning i viklingene tilknyttet segmentene under børstene, dermed motvirkes spenning mellom segmentene. En annen konsekvens av ankerreaksjon er svekket hovedfelt. Egne viklinger i polskoene kalt kompensasjonsviklinger settes inn i utfreste spor i polskoene for å motvirke dette.
Hastighetsstyring
Ligninger for likestrømsmotoren
Indusert elektromotorisk spenning Ea i ankeret er gitt av:
der; P er antall poler, N er antall vindinger i ankeret, Φ er magnetisk flukstetthet [T] fra feltet og n er omdreiningshastigheten [r/min]. I praksis er antall poler og vindinger definert for en og samme maskin, for overslagsberegninger er det derfor praktisk å innføre en konstant kalt viklingskonstanten Ka, slik at uttrykket blir:
der ia er strømmen i ankeret, mens de andre parametrene de samme som over.
Disse forenklede uttrykkene sier at i en gitt likestrømsmotor er indusert ankerspenning proporsjonal med omdreiningshastighet, mens momentet er avhengig av ankerstrømmen. Begge parametrene er avhengig av flukstettheten fra feltet.
En annen viktig sammenheng er den for klemmespenning U (spenningen mellom motorens terminaler), resistans i ankerviklingen Ra og indusert spenning Ea:
Sammenhengen er gitt av Kirchhoffs spenningslov.
Ved motordrift er Ea mindre enn U. I en shuntmagnetisert motor vil en svekkelse av strømmen føre til at feltet Φ svekkes. Om da klemmespenningen er konstant, må Ea økes for å balansere forholdet mellom spenningene gitt over. Dermed øker turtallet, noe som kalles feltsvekking.
Generelt er hastighetsstyring av likestrømsmotorer enkelt. Tradisjonelt har kontroll av turtallet for likestrømsmotorer vært mye enklere enn for vekselstrømsmotorer. De tre vanligste metodene for hastighetskontroll er:
Kombinasjoner av disse metodene er også vanlig En annen løsning er å bruke permanentmagneter istedenfor feltvikling for polene. En fordel med denne typen motorer er at strøm til magnetisering ikke trengs, noe som i sin tur fører til reduserte tap. Den opplagte ulempen er at avmagnetisering kan oppstå over tid, eller ved for eksempel svært store ankerstrømmer eller overoppheting.
I punktene over ble det beskrevet hvordan forskjellige motorer kan ha forskjellige karakteristikker for moment og turtall. En grunn til at dette er ønskelig er tilpasning til arbeidsmaskinen, som kan ha forskjellige karakteristikker. For eksempel vil kompressorer og transportbelter ha konstant moment selv om turtallet endres, mens vifter derimot vil ha et moment som er kvadratisk proporsjonalt med turtallet. Noen spesielle arbeidsmaskiner som skrupumper har stort moment ved lav hastighet, men som avtar med økende turtall.
Bremsing
Som nevnt har noen motorer driftsforhold der bremsing er ønskelig, eksempler er lokomotiver, trikker, heisekraner og elevatorer. En enkel metode er såkalt motstandsbremsning der ankeret til motoren kobles vekk fra kraftforsyningen og over til en motstand, også kalt bremsemotstand. Ankerstrøm og dreiemoment snur retning i forhold til vanlig drift, dermed virker motoren som generator. Bremsemotstanden vil da avgi varme til omgivelsene. En annen metode er å la maskinen være tilkoblet kraftsystemet, og mate ut energien under bremsing til kraftnettet. For å få bremsevirkning må den induserte spenningen i ankeret være større enn nettspenningen. Dette oppnås med å øke feltet, altså øke magnetiseringsstrømmen. Denne typen regenerativ bremsing er hensiktsmessig der bremsingen skjer over lengre tid, for eksempel tog som kjører ned lange bakker.
Bruk av likestrømsmotorer uten tilgang på kraftsystem for likestrøm
Som nevnt har likestrømmotoren utmerkede egenskaper når det gjelder turtallsregulering, dermed har dette vært den foretrukne motoren for drifter der dette er viktig. Men hvordan skal en få til å bruke en likestrømsmotor, når praktisk talt all kraftforsyning er i form av vekselstrøm? For tog og sporvogner er det gjerne helt egne kraftsystemer for dette. Disse blir forsynt med likestrøm fra overliggende kraftsystemet (vekselstrøm) som blir likerettet. Dette har vært vanlig siden 1930-årene ved at det er egne stasjoner med kvikksølv-likeretter langs banen. Nå brukes helst kraftelektroniske likerettere. For andre bruksområder fins andre metoder.