Vés al contingut

Usuari:Mcapdevila/Rellotge elèctric

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure

Rellotge elèctric 

Rellotge elèctric síncron Telechron fabricat cap al 1940. El 1940, el rellotge síncron es va convertir en el tipus de rellotge més comú als Estats Units

Un rellotge elèctric és un rellotge que funciona amb electricitat, a diferència d'un rellotge mecànic que funciona amb un pes penjant o un ressort principal . El terme s'aplica sovint als rellotges mecànics accionats elèctricament que s'utilitzaven abans que s'introduïssin els rellotges de quars als anys vuitanta. Els primers rellotges elèctrics experimentals es van construir al voltant de la dècada de 1840, però no es van fabricar àmpliament fins que l'energia elèctrica de la xarxa va estar disponible a la dècada de 1890. A la dècada de 1930, el rellotge elèctric síncron va substituir els rellotges mecànics com a tipus de rellotge més utilitzat.

Tipus

[modifica]
Moviment electromecànic de rellotge automàtic de Suïssa .

Els rellotges elèctrics poden funcionar mitjançant diferents tipus de mecanismes:

  • Els rellotges electromecànics tenen un moviment mecànic tradicional, que manté el temps amb un pèndol oscil·lant o un balancí accionat a través d'un tren d'engranatges per un moll principal, però utilitzen l'electricitat per rebobinar el moll principal amb un motor elèctric o electroimant . Aquest mecanisme es troba principalment en rellotges antics.
  • Els rellotges de remontori elèctrics tenen trens d'engranatges girats per una petita molla o palanca ponderada, anomenada remontori, que s'enrotllava amb més freqüència per un motor elèctric o electroimant. Aquest mecanisme era més precís que un moll principal, perquè el bobinatge freqüent feia una mitjana de les variacions en la velocitat del rellotge causades per la força variable de la molla mentre es desenrotllava. Es va utilitzar en rellotges de pèndol de precisió i en rellotges d'automòbil fins als anys setanta.
  • Els rellotges electromagnètics mantenen el temps amb un pèndol o un volant, però els polsos per mantenir-lo en marxa no els proporcionen un moviment mecànic i un enllaç d'escapament, sinó la força magnètica d'un electroimant ( solenoide ). Aquest va ser el mecanisme utilitzat en els primers rellotges elèctrics, i es troba en els rellotges de pèndol elèctrics antics. També es troba en uns quants rellotges d'escriptori i rellotges decoratius moderns.
  • Els rellotges sincrònics es basen en els 50 o 60 Freqüència d'utilitat Hz de la xarxa elèctrica de CA com a font de temporització, mitjançant la conducció dels engranatges del rellotge amb un motor síncron . Bàsicament compten els cicles de la font d'alimentació. Tot i que la freqüència real pot variar amb la càrrega a la xarxa, el nombre total de cicles per 24 hores es manté rigorosament constant, de manera que aquests rellotges poden mantenir l'hora amb precisió durant llargs períodes, excepte talls d'electricitat ; amb mesos són més precisos que un rellotge de quars típic. Aquest va ser el tipus de rellotge més comú de la dècada de 1930, però ara ha estat substituït principalment per rellotges de quars.
  • Els rellotges del diapasó mantenen el temps comptant les oscil·lacions d'un diapasó calibrat amb una freqüència específica. Aquests només es van fer en forma de bateries. Els rellotges que funcionen amb piles s'han fet utilitzant els esquemes anteriors amb l'obvia excepció d'un moviment sincrònic. Tots els rellotges que funcionen amb bateries han estat substituïts en gran mesura pel moviment de quars de menor cost.
  • Els rellotges de quars són rellotges elèctrics que mantenen el temps comptant les oscil·lacions d'un cristall de quars que vibra. Utilitzen circuits moderns d'alimentació de CC de baixa tensió, que poden ser subministrats per una bateria o derivats de l'electricitat de la xarxa. Són el tipus de rellotge més comú actualment. Els rellotges i rellotges de quars subministrats pel fabricant solen mantenir l'hora amb un error d'uns quants segons per setmana, encara que de vegades més. [1] Sovint s'especifiquen moviments de quars econòmics per mantenir el temps en 30 segons al mes (1 segon al dia, 6 minuts a l'any). [2] Es pot aconseguir un error més baix mitjançant un calibratge individual si l'ajust és possible, subjecte a l'estabilitat de l'oscil·lador, especialment amb el canvi de temperatura. És possible una major precisió a un cost més elevat.
  • Els rellotges radiocontrolats són rellotges de quars que es sincronitzen periòdicament amb l'escala de temps del rellotge atòmic UTC mitjançant senyals de temps de ràdio emesos per estacions dedicades d'arreu del món. Són diferents de les ràdios de rellotge .

Història

[modifica]
Un dels primers rellotges electromagnètics d'Alexander Bain, de la dècada de 1840
Gents'' of Leicester Pulsynetic, C40A, rellotge de torreta (dècada de 1940/50? ). Fotografiat a l' edifici dels ministres (la Secretaria), Yangon .

El 1814, Sir Francis Ronalds de Londres va inventar el primer rellotge elèctric. [3] S'alimentava amb piles seques, una bateria d'alta tensió amb una vida útil extremadament llarga però el desavantatge de les seves propietats elèctriques variaven amb el temps. [4] Va provar diversos mitjans per regular l'electricitat i aquests models van demostrar ser fiables en una sèrie de condicions meteorològiques. [5]

El 1815, Giuseppe Zamboni de Verona va inventar i va mostrar un altre rellotge electrostàtic en funcionament amb una pila seca i un orbe oscil·lant. El seu equip va produir rellotges millorats durant molts anys, que més tard van ser denotats com "el moviment més elegant i alhora més senzill produït amb columna elèctrica". [6] El rellotge de Zamboni tenia una agulla vertical recolzada per un pivot i era tan eficient energèticament que podia funcionar amb una bateria durant més de 50 anys.

El 1840, Alexander Bain, un fabricant escocès de rellotges i instruments va ser el primer a inventar i patentar un rellotge alimentat per corrent elèctric. La seva patent original de rellotge elèctric està datada el 10 d'octubre de 1840. L'11 de gener de 1841, Alexander Bain juntament amb John Barwise, un fabricant de cronòmetres, van treure una altra patent important que descriu un rellotge en el qual s'utilitza un pèndol electromagnètic i un corrent elèctric per mantenir el rellotge en marxa en lloc de molles o pesos. Les patents posteriors van ampliar les seves idees originals.

Moltes persones estaven decidides a inventar el rellotge elèctric amb dissenys electromecànics i electromagnètics al voltant de l'any 1840, com Wheatstone, Steinheil, Hipp, Breguet i Garnier, tant a Europa com a Amèrica.

Matthäus Hipp, rellotger nascut a Alemanya, se li atribueix l'establiment de la sèrie de producció, rellotge elèctric comercialitzable en massa. Hipp va obrir un taller a Reutlingen, on va desenvolupar un rellotge elèctric per tenir el Hipp-Toggle, presentat a Berlín en una exposició el 1843. El Hipp-Toggle és un dispositiu connectat a un pèndol o volant que electromecànicament permet impulsar o accionar ocasionalment el pèndol o la roda a mesura que la seva amplitud de swing cau per sota d'un cert nivell, i és tan eficient que posteriorment es va utilitzar en electricitat. rellotges durant més de cent anys. Hipp també va inventar un petit motor i va construir el cronoscopi i el cronògraf de registre per a la mesura del temps.

Els primers rellotges elèctrics tenien pèndols prominents perquè aquesta era una forma i un disseny familiars. Els rellotges més petits i els rellotges amb equilibri en espiral es fabriquen amb els mateixos principis que els rellotges de pèndol.

El 1918, Henry Ellis Warren va inventar el primer rellotge elèctric síncron a Ashland, MA, que es sincronitzava amb els cicles de la xarxa elèctrica. [7] [8] El 1931, el Synclock va ser el primer rellotge elèctric síncron comercial venut al Regne Unit. [8]

Rellotge electromecànic

[modifica]
photograph of Master Clock
Rellotge mestre del sistema de rellotge escolar sincronitzat. c.1928 El moviment electromecànic enrotlla cada minut i impulsa els rellotges esclaus cada minut. Funciona amb 24 volts DC

Un rellotge que utilitza electricitat d'alguna forma per alimentar un mecanisme de rellotge convencional és un rellotge electromecànic. Qualsevol rellotge impulsat per molla o pes que utilitzi electricitat (ja sigui CA o CC) per rebobinar la molla o augmentar el pes d'un rellotge mecànic, llavors és un rellotge electromecànic. En els rellotges electromecànics, l'electricitat no té cap funció de cronometratge. La funció de cronometratge està regulada pel pèndol. Cap a finals del segle XIX, la disponibilitat de la bateria seca va fer que fos pràctic utilitzar l'energia elèctrica als rellotges. L'ús de l'electricitat va donar lloc a moltes variacions de dissenys de rellotges i motors. Els rellotges electromecànics es van fabricar com a rellotges individuals, però més comunament s'utilitzaven com a parts integrals d'instal·lacions de temps sincronitzats. L'experiència en telegrafia va portar a connectar rellotges remots (rellotges esclaus) mitjançant cables a un rellotge de control (rellotge mestre). L'objectiu era crear un sistema de rellotge on cada rellotge mostrés exactament la mateixa hora. El mestre i els esclaus són rellotges electromecànics. El rellotge mestre té un mecanisme de rellotge automàtic convencional que es rebobina elèctricament. El mecanisme de rellotge esclau no és un mecanisme de rellotge convencional, ja que consisteix només en una roda de trinquet i un tren de temps. Els rellotges esclaus es basen en impulsos elèctrics del rellotge mestre per moure mecànicament les agulles del rellotge una unitat de temps. Els sistemes de temps sincronitzats estan formats per un rellotge mestre i qualsevol nombre de rellotges esclaus. Els rellotges esclaus estan connectats per cables al rellotge mestre. Aquests sistemes es troben en llocs on s'utilitzarien diversos rellotges, com ara institucions d'aprenentatge, empreses, fàbriques, xarxes de transport, bancs, oficines i instal·lacions governamentals. Un exemple notable d'aquest tipus de sistema és el rellotge Shortt-Synchronome, que és un exemple de remontori de gravetat electromecànic. Aquests sistemes de rellotge de bobinatge automàtic eren normalment de baixa tensió de corrent continu. Es van instal·lar durant la dècada de 1950 i aleshores els sistemes amb rellotges de motor síncron es van convertir en el sistema de rellotge preferit.

Rellotge electromagnètic

[modifica]
El primer rellotge electromagnètic francès

La configuració d'aquest dispositiu és relativament molt senzilla i fiable. El corrent elèctric alimenta un pèndol o un oscil·lador electromecànic .

El component de l'oscil·lador electromecànic té un imant connectat que passa dos inductors . Quan l'imant passa pel primer inductor o sensor, l' amplificador simple provoca el corrent a través del segon inductor, i el segon inductor funciona com un electroimant, proporcionant un pols d'energia a l'oscil·lador en moviment. Aquest oscil·lador és responsable de la precisió del rellotge. La part electrònica no generaria polsos elèctrics si l'oscil·lador estigués absent o no es mogués. La freqüència de ressonància de l'oscil·lador mecànic hauria de ser diverses vegades per segon.

Rellotge elèctric síncron

[modifica]
Ràdio rellotge amb rellotge síncron, dels anys 50

Un rellotge elèctric síncron no conté un oscil·lador de cronometratge, com ara un pèndol o un volant, sinó que compta les oscil·lacions del corrent de la xarxa elèctrica de CA del seu endoll per mantenir el temps. Consisteix en un petit motor síncron de CA, que fa girar les agulles del rellotge a través d'un tren d'engranatges reductors. [9] El motor conté electroimants que creen un camp magnètic giratori que fa girar un rotor de ferro. La velocitat de rotació de l'eix del motor està sincronitzada amb la freqüència d'utilitat ; 60 cicles per segon (Hz) a Amèrica del Nord i parts d'Amèrica del Sud, 50 cicles per segon a la majoria dels altres països. El tren d'engranatges escala aquesta rotació de manera que la maneta dels minuts gira una vegada per hora. Així, el rellotge síncron es pot considerar no tant un cronometrador com un comptador mecànic, les agulles del qual mostren un recompte corrent del nombre de cicles de corrent altern. [9]

Un dels engranatges que fa girar les agulles del rellotge té un eix amb un accessori de fricció lliscant, de manera que les agulles del rellotge es poden girar manualment mitjançant un botó a la part posterior o inferior, per ajustar el rellotge.

Els rellotges de motor síncron són resistents perquè no tenen pèndol o volant delicat. No obstant això, un tall d'energia temporal aturarà el rellotge, que mostrarà l'hora equivocada quan es restableixi l'energia. Alguns rellotges síncrons (p Telechron ) tenen un indicador que mostra si s'ha aturat i reiniciat.

Nombre de pols

[modifica]

Alguns rellotges elèctrics tenen un motor síncron simple de dos pols que funciona a una revolució per cicle de potència, és a dir, 3600 RPM a 60 Hz i 3000 RPM a 50 Hz. [10] No obstant això, la majoria dels rellotges elèctrics tenen rotors amb més pols magnètics (dents), per la qual cosa giren a un submúltiple menor de freqüència de línia. Això permet que el tren d'engranatges que fa girar les mans es construeixi amb menys engranatges, estalviant diners. [11]

Precisió

[modifica]

La precisió dels rellotges síncrons depèn de la proximitat que els serveis elèctrics mantenen la freqüència del seu corrent al valor nominal de 50 o 60 hertz. Tot i que les variacions de la càrrega dels serveis públics provoquen fluctuacions de freqüència que poden provocar errors d'uns quants segons durant el dia, les utilitats ajusten periòdicament la freqüència del seu corrent utilitzant l'hora del rellotge atòmic UTC de manera que el nombre total de cicles en un dia proporcioni una freqüència mitjana. aquest és exactament el valor nominal, de manera que els rellotges síncrons no acumulen errors. [12] Per exemple, les empreses europees controlen la freqüència de la seva xarxa un cop al dia per fer que el nombre total de cicles en 24 hores sigui correcte. [13] Els serveis públics nord-americans corregeixen la seva freqüència un cop l'error acumulat ha arribat als 3-10 segons. Aquesta correcció es coneix com a correcció d'errors de temps (TEC).

L'error de temps de més de 7 minuts que s'hauria desenvolupat en rellotges elèctrics a gran part d'Amèrica del Nord si no s'hagués restablert després del canvi de març de 2016 a l'horari d'estiu, i si no s'hagués utilitzat TEC [12]

El 2011, la North American Electric Reliability Corporation (NERC), [14] una organització de la indústria basada en el consens, va demanar a la Comissió Federal de Regulació de l'Energia (FERC) [15] per eliminar el TEC. Tot i que això hauria alliberat les companyies elèctriques de l'amenaça de multes i també hauria proporcionat un augment extremadament modest de l'estabilitat de la freqüència, també es va assenyalar que els rellotges síncrons, que inclouen rellotges de paret, despertadors i altres rellotges que calculen l'hora sobre la base de la seva potència elèctrica, acumularien diversos minuts d'error entre els restabliments semestrals de l'horari d'estiu . Aquesta conseqüència es va informar als mitjans de comunicació nord-americans, [16] i la iniciativa va ser abandonada. Tanmateix, a finals del 2016, la NERC va tornar a presentar una proposta similar a la FERC, que va ser aprovada dos mesos després. [12] Depèn de l'eliminació de l'estàndard WEQ-006, i la NERC també va sol·licitar a la North American Energy Standard Board (NAESB), [17] una organització no governamental que està orientada als negocis, per eliminar aquesta norma. Si la FERC adopta la petició de la NAESB, els TEC ja no s'utilitzaran als Estats Units i al Canadà, i els rellotges cronometrats per ells probablement es desplaçaran sense control fins que es restableixin manualment, però a partir del 2021 WEQ-006 encara estava vigent. [18] Els empleats de l' Institut Nacional d'Estàndards i Tecnologia i de l' Observatori Naval dels Estats Units van assenyalar en un document tècnic que, si no s'haguessin inserit els TEC el 2016, hi hauria hagut més de set minuts perduts per rellotges cronometrats elèctricament a gran part dels Estats Units. i Canadà, tal com es mostra a la figura 8 del seu document. [12]

Rellotges d'arrencada giratòria

[modifica]

Els primers rellotges síncrons de la dècada de 1930 no s'engegaven automàticament i s'havien d'engegar fent girar un botó d'arrencada a la part posterior. [9] Un defecte en el disseny d'aquests rellotges d'arrencada giratòria va ser que el motor es podia engegar en qualsevol direcció, de manera que si el botó d'arrencada girava de la manera equivocada, el rellotge aniria cap enrere, les agulles girarien en sentit contrari a les agulles del rellotge. Els rellotges d'arrencada manual posteriors tenien trinquets o altres enllaços que impedien arrencar cap enrere. La invenció del motor de pols ombrejats va permetre fer rellotges d'arrencada automàtica, però com que el rellotge es reiniciaria després d'una interrupció de corrent, no s'indicaria la pèrdua de temps.

Referències

[modifica]
  1. ↑ Elliott, Rod. «Build a Synchronous Clock». Elliott Sound.
  2. ↑ Brimarc, typical quartz clock movement specified accurate to within ±30 seconds/month Arxivat 2015-07-04 a Wayback Machine.
  3. ↑ Aked, C.K. Antiquarian Horology, 1973.
  4. ↑ Ronalds, B.F.. Sir Francis Ronalds: Father of the Electric Telegraph. London: Imperial College Press, 2016. ISBN 978-1-78326-917-4. 
  5. ↑ Ronalds, B.F. Antiquarian Horology, 6-2015 [Consulta: 8 abril 2016].
  6. ↑ Perpetual Electromotive
  7. ↑ U.S. patent #1283434 Warren, Henry E. Timing device, filed February 26, 1917, issued October 29, 1918, on Google Patents
  8. ↑ 8,0 8,1 «Famous Names in Electrical Horology». Electrical Horology Group. Antiquarian Horological Society, London, UK. Arxivat de l'original el 2012-05-07. [Consulta: 16 desembre 2011].
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Wise, S. J.. Electric Clocks, 2nd Ed.. London: Heywood & Co., 1952, p. 95–100. 
  10. ↑ Wise (1952) Electric Clocks, p.101–104
  11. ↑ The speed of a synchronous motor v in revolutions per minute (RPM) is related to the number of poles by:
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 12,3 NIST Paper
  13. ↑ «Frequency response - National Grid». www2.nationalgrid.com.
  14. ↑ «NERC». www.nerc.com.
  15. ↑ «Federal Energy Regulatory Commission». www.ferc.gov.
  16. ↑ «Appliance disruptions feared in power grid test». CBS News.
  17. ↑ «North American Energy Standards Board». www.naesb.org.
  18. ↑ «NAESB Wholesale Electric Quadrant (WEQ) Update».

Referències

[modifica]
  • Viradez, Michel. Història dels rellotges elèctrics
  • Katz, Eugeni. Biografia d'Alexander Bain
  • Electromotriu perpetu de Giuseppe Zamboni
  • Chirkin, K. Rellotges electromecànics. Ràdio, 7 (1968): pàg. 43.

[[Categoria:Rellotges]

Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Usuari:Mcapdevila/Rellotge_elèctric&oldid=31673340»