Qual foi a saída de um conversor Bessemer?

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O conversor Bessemer de Henry Bessemer é geralmente entendido como a tecnologia que criou o conceito de fabricação de aço em escala industrial, mas o que constitui "escala industrial"? A página da Wikipedia diz que um conversor Bessemer pode processar lotes de 5 a 30 toneladas por vez, e que um estágio do processo dura 20 minutos, mas isso é o máximo que as informações vão.

Se eu fosse um ferreiro na década de 1860 com um único conversor Bessemer (modelo original) e acesso a uma quantidade ilimitada de matérias-primas, quanto aço eu poderia fazer a cada dia em um ritmo sustentável?


De acordo com "Iron And Steel In 19th Century America: An Economic Inquiry", de Peter Temin, em 1867, um panfleto afirmava ...

O custo de uma planta com 2 conversores de três toneladas foi de $ 80.000; de uma "usina de cinco toneladas" com energia a vapor, $ 125.000; e de aparelhos de primeira classe com edifícios à prova de fogo e máquinas duplicadas, produzindo 50 toneladas de lingotes em vinte e quatro horas, US $ 200.000. Custou apenas dois terços mais para uma planta Bessemer do que para um cadinho de aço, carvão vegetal ou uma planta de barra empoçada da mesma capacidade, afirmaram os curadores, e foram necessários apenas 30 homens para operar uma planta Bessemer de cinco toneladas.

"The Albany and Rensselaer Iron and Steel Works, Troy, New York" por A. L. Holley é uma excelente fonte. Holley licenciou a tecnologia da Bessemer e montou a fábrica de Troy. Seu livro, publicado em 1881, traz muitos detalhes sobre a planta. Ele usou três navios de 7 toneladas.

Como os departamentos cresceram gradual e experimentalmente, e não se esperava que excedessem 60 toneladas de produto por dia, os edifícios não têm o tamanho e a disposição que seriam feitos agora; mas por meio de aparelhos de transporte convenientes, 400 toneladas de lingotes quentes por 24 horas são entregues à energia nos fornos de florescimento e são laminados, cortados e lascados, sob um martelo de 7 toneladas, e carregados a quente nos vagões da usina com razoável facilidade.

E…

Duas cópulas funcionando juntas podem derreter 500 toneladas por 24 horas.

Não sou nenhum fabricante de aço, mas pela leitura dos relatos de Holley, parece que o fator limitante não era o tamanho do conversor, mas muitos, muitos outros. Ele gasta muito pouco tempo nos conversores e muito mais nos motores de sopro, bombas de pressão, caldeiras, trens de florescência (seja o que for), mesas de alimentação de energia ...

A Troy tinha três navios de 7 toneladas em uma fábrica capaz de entregar (não apenas derreter) 400 toneladas por dia. Um único navio provavelmente seria menos eficiente. Por exemplo, com três, um pode estar derretendo, um derramando e um sendo limpo.


O uso do conversor não aumentou realmente até cerca de 1867. Em 1868, a fábrica de melhor desempenho tinha dois conversores de 5 toneladas que produziam 500 toneladas por mês combinados. Em 1876, várias melhorias e domínio do processo resultaram na produção típica de um único conversor de 5 toneladas em uma boa fábrica, com média de 3800 toneladas por mês. As melhores fábricas têm a fama de ter feito até 4.200 toneladas por mês em um único conversor de 5 toneladas.

Assim, em meados da década de 1870, os bons moinhos faziam de 750 a 800 baterias por mês, ou talvez cerca de 32 baterias por dia útil. Observe que a capacidade nominal de 5 toneladas de um conversor pode ser excedida por uma boa equipe, então eles podem estar fazendo baterias de 5,5 toneladas ou mais.

Naquela época, os conversores de 5 toneladas eram a norma. Conversores gigantes de 30 toneladas só chegaram mais tarde. Em 1877, havia dois conversores de até 10 toneladas na Grã-Bretanha e vários conversores de 2 e 3 toneladas.


A história da indústria sueca de ferro e aço

A indústria sueca de ferro e aço tem uma longa história, começando na Idade Média.

O período de Osmund

Foram os mercadores de Lüumlbeck que, na Idade Média, começaram a interessar os reis da Suécia pela exportação de ferro em grande escala. Foi também nessa época que os proprietários e comerciantes alemães de minas adquiriram os direitos de executar suas próprias operações nas áreas de mineração e comunidades comerciais da Suécia.

A mineração e o comércio exterior, assim, pavimentaram o caminho para a integração da Suécia na corrente principal da civilização europeia. A consequência foi uma nova estrutura econômica e o surgimento de uma sociedade mais ampla na antiga Suécia agrária.

As exportações suecas de ferro durante a Idade Média compreendiam os chamados osmunds & ndash, um formato padronizado de ferro forjado de alto grau com um peso de apenas 3 hectogramas. O osmund era um objeto de troca aceito na Suécia e no exterior e também era usado como um forma de pagamento sendo seu valor determinado pela Coroa.

No século 14, uma grande quantidade da produção de ferro da Suécia foi exportada, principalmente para L & uumlbeck e Danzig. A produção anual total nesta época foi estimada em 2.000 toneladas, menos de um terço da produção das forjas alemãs.

Uma vez que as engrenagens (navios comerciais) de L & uumlbeck não puderam entrar no Lago M & aumllar, Estocolmo foi estabelecida como um centro de transbordo, estação alfandegária e porto de embarque para as exportações de ferro e cobre de N & aumlrke, V & aumlstmanland e Dalarna.

Na década de 1420, o rei escandinavo, Erik de Pommern, concedeu preferência aos marinheiros e mercadores suecos em relação a seus colegas da Alemanha e barrou Oumlresund às engrenagens de Lüumlbeck. Isso foi devastador para as exportações de ferro suecas e fez com que os camponeses mineiros de Dalarna e V & aumlstmanland - juntamente com os mercadores em Estocolmo, todos sob a liderança do camponês mineiro Engelbrekt - rompessem a união com a Dinamarca e a Noruega.

Lüumlbeck, que ajudou Gustav Vasa a ganhar poder - isso em troca dos direitos exclusivos de comércio na Suécia - viu-se derrotado pelas forças unidas dos reis sueco e dinamarquês. Os monopólios comerciais de que gozavam outras cidades Hanse também seriam posteriormente abolidos, após a expansão da navegação holandesa e inglesa no Mar do Norte e no Báltico.

O preço do ferro osmund sueco começou a diminuir em meados do século XIV e continuou a cair durante o século XV. As razões encontravam-se tanto do lado dos produtores como dos consumidores. Na Europa, quanto mais a tecnologia de alto-forno era usada, mais a produção de ferro aumentava, o que pressionava os produtos suecos. Embora o preço tenha caído, as exportações suecas de ferro osmund para Danzig aumentaram durante o século XVI. Aqui, o ferro sueco foi usado como base para a fabricação de um ferro de forjamento mais trabalhável, que foi transformado em barras longas - conhecidas na época como ferro em barra - por martelos de ferro movidos a água. Este foi então vendido sob a designação de 'barra de ferro de Danzig', principalmente para a Holanda e Inglaterra.

Barra de ferro assume

Durante o século 16, os reis da Suécia perceberam que a Suécia também precisava modernizar sua produção de ferro e começar a produzir barras de ferro. Para lidar com a difícil mudança técnica, foi necessário o envolvimento de especialistas e finanças de países estrangeiros.

A modernização decisiva da indústria siderúrgica sueca ocorreu de fato no início do século XVII. Então a Espanha reconheceu sua dependência da Holanda em 1609, os holandeses começaram a planejar sua defesa futura, em parte importando canhões de ferro da Suécia. Um grande número de falsificadores que emigraram para a Holanda da Valônia controlada pelos espanhóis foram agora recrutados para trabalhar na Suécia nas siderúrgicas e arsenais reais, modernizados por engenheiros como Willem de Besche e financiados por empresários como Louis De Geer.

A doutrina que dominou a política comercial na Suécia no século 17 foi o mercantilismo, que afirmava que a economia de um país deveria ser fortalecida por meio de altas tarifas protecionistas. Além disso, as exportações devem ser favorecidas e as importações contidas, a fim de estabelecer um superávit comercial. O fato de no comércio internacional os produtos acabados terem um preço melhor do que as matérias-primas levou à proibição, introduzida em 1604, das exportações de ferro de osmund da Suécia. No futuro, apenas o ferro em barra processado da Suécia poderia ser exportado.

Na década de 1640, as exportações suecas de barras de ferro totalizavam cerca de 11.000 toneladas por ano. Cinqüenta anos depois, a média era de cerca de 27.000 toneladas por ano e na década de 1740 alcançou-se uma média de 40.000 toneladas por ano.

O grande aumento dependeu quase totalmente do surgimento de novos mercados, primeiro na Holanda e depois na Inglaterra. No entanto, a maior parte do armamento produzido permaneceu na Suécia e a produção de pregos, pratos, ferramentas e utensílios destinou-se principalmente ao mercado interno.

Durante o século 18, a produção de ferro da Suécia praticamente dobrou devido ao aumento da demanda por barras de ferro do exterior, principalmente da Inglaterra, que tinha uma grande necessidade de alta qualidade, o chamado ferro de Oregrund, como insumo para sua indústria siderúrgica. Gradualmente, o ferro em barra passou a representar não menos que três quartos do total das exportações suecas, criando para a Coroa receitas muito necessárias na forma de impostos e direitos de exportação.

Na Inglaterra, as florestas de carvão vegetal foram destruídas a tal ponto que o país tornou-se fortemente dependente das importações de ferro da Suécia. As importações da Inglaterra na década de 1730 totalizaram cerca de 25.000 toneladas, das quais a contribuição da Suécia foi de quase 20.000 toneladas. Da Rússia vieram cerca de 5.000 toneladas, mas o ferro russo, cerca de vinte anos depois, aumentaria para 15.000 toneladas, o que equivaleria à participação da Suécia.

No final do século 18 a tecnologia na Inglaterra havia sido desenvolvida possibilitando o uso do carvão fóssil em processos metalúrgicos.

Além disso, foi o aumento da competição do ferro em barra russo que causou a crise da indústria siderúrgica da Suécia, que por sua vez foi um fator crucial no estabelecimento de Jernkontoret em 1747. A utilização crescente de carvão e coque levaria subsequentemente a uma mudança radical no status competitivo do ferro sueco, e durante o século 19 a produção de ferro da Europa gradualmente mudou para países com amplos recursos de carvão fóssil.

Regulamentos de falsificação

O forte crescimento das exportações de ferro em barra havia despertado a preocupação de que a competição das usinas de barras por carvão e ferro-gusa levasse ao aumento dos custos de produção. Foi por esta razão que foi introduzida uma limitação à produção de forja, através da qual também seria possível influenciar os preços nos mercados internacionais. Os proprietários das fábricas de barras tiveram sucesso na implementação de um regulamento de forjamento no Riksdag de 1746-47, que efetivamente obstruiu um aumento nas exportações de ferro em barra a longo prazo. Não foi até a década de 1830 que o regulamento foi totalmente abolido.

No entanto, um aumento significativo no valor da composição das exportações ocorreu durante a última parte do século XVIII. As exportações de ferro, que passaram por um processamento adicional após o forjamento sob as pesadas barras de ferro, aumentaram drasticamente. Com a ajuda de martelos de ferro mais leves e rápidos, foi possível produzir barras ou tiras mais finas, que depois eram amarradas e exportadas em fardos. Chapas forjadas e aço também foram exportados em maior escala do que antes.

As exportações de ferro em barra da Suécia durante o século 18 - como mencionado anteriormente - estavam muito focadas no mercado britânico. Isto foi complementado por uma exportação estável e significativa para os países do Mar Báltico e, na última parte do século, por um aumento das exportações para França, Portugal e terras do Mediterrâneo. Ao mesmo tempo, as antigas vendas em grande escala para a Holanda diminuíram. As considerações de política comercial seriam de grande importância para a política externa da Suécia durante os períodos revolucionário e napoleônico vindouros.

As guerras napoleônicas deram início a uma grave crise para a indústria siderúrgica sueca. As razões eram & ndash inter alia & ndash que as tarifas alfandegárias sobre o ferro em barra sueco para a Grã-Bretanha aumentaram drasticamente. De pouco mais de 52.000 toneladas de ferro em barra por ano durante a década de 1790, a exportação total sueca caiu para menos de 30.000 toneladas no ano mais baixo, 1808. As perdas no mercado britânico poderiam, no entanto, ser amplamente compensadas pelo mercado emergente dos EUA . Assim, no início do século XIX, os EUA tornaram-se um importante mercado e foram, até a Primeira Guerra Mundial, o maior importador de barras de ferro sueco.

Industrialismo

Nessa época, muitas pessoas na indústria siderúrgica sueca perceberam que a solução para a crise estava em melhorar a qualidade do forjamento a carvão sueco. A forja da Valônia manteve sua posição no mercado em Sheffield. Outros recomendaram o uso de fornos de poça a carvão & ndash inventados na Inglaterra & ndash para a produção de ferro forjado e complementando isso com laminadores. Isso foi adiado, no entanto, até 1845, quando o proprietário do moinho, Gustaf Ekman, resolveu os problemas de adaptação de uma forja de Lancashire às condições suecas usando carvão em vez de carvão como fonte de energia. Na fornalha Ekman, as superfícies desgastadas nas barras da poça podiam ser soldadas com eficácia. A fornalha de Ekman, portanto, tornou-se a mola mestra no desenvolvimento do laminador daquele período. Uma vantagem adicional foi que o consumo de combustível foi drasticamente reduzido.

A melhoria da qualidade possibilitou agora a recuperação de grande parte do mercado perdido em Sheffield. Quando os fornos adaptados às condições suecas foram desenvolvidos e os laminadores montados, o ferro de alta qualidade pôde ser produzido em grandes quantidades. Além disso, com os laminadores, o caro martelo que trabalhava na forja poderia ser substituído. A expansão da forja de Lancashire resultou em um forte aumento na demanda por ferro-gusa e a produção geral aumentou para cerca de 180.000 toneladas por ano no início da década de 1860.

Os avanços técnicos resultaram em operações mais concentradas e fábricas menores foram fechadas em benefício de unidades maiores e mais dinâmicas. Esse processo, conhecido como 'o fechamento da grande fábrica', significou que o número de fornos de fundição na Suécia diminuiu de 220 em 1840 para menos de 160 em 1880 (apesar do fato de muitos novos fornos terem sido abertos durante este período).

O processo Bessemer

A necessidade de aço aumentou fortemente em meados do século XIX. Para as indústrias e meios de transporte, aço de alta qualidade era necessário em grandes quantidades. Tanto na Europa quanto nos EUA, esforços assíduos foram feitos para substituir os antigos métodos artesanais de produção de aço por processos que respondessem melhor à crescente demanda. Um deles foi o método Bessemer, introduzido por Henry Bessemer em 1855, um sistema pelo qual o ar soprado no ferro-gusa fundido tornava possível a produção de aço diretamente no forno.

O teor de carbono desejado foi obtido interrompendo o processo em intervalos apropriados. Na época, foi uma descoberta memorável. Antes, nos processos de acabamento, o produto se tornava um ferro mais macio, sem carbono, que precisava ser cementado por processos especiais e com alto custo para se tornar um aço endurecível. Usando o processo Bessemer, isso agora não era mais necessário. O próprio Bessemer não conseguiu produzir lingotes de qualidade satisfatória.

Quando, em 1858 em Edsken, o sueco, G & oumlran Fredrik G & oumlransson se tornou a primeira pessoa no mundo a aplicar com sucesso o processo Bessemer em uma escala prática e produzir lingote de aço de boa qualidade, esta foi uma façanha industrial de importância histórica com ramificações internacionais. Ele marcou o início da era do aço moderna, permitindo a produção econômica de produtos de aço de alta qualidade, como trilhos, rodas ferroviárias, chapas navais e assim por diante. Agora, por exemplo, pode começar a grande construção ferroviária na Europa e nos EUA.

A introdução bem-sucedida do método Bessemer na Suécia levou à sua implementação em muitas siderúrgicas suecas no início da década de 1880. Levaria algum tempo, entretanto, antes que os níveis de produção excedessem 50.000 toneladas e só em 1895 essa produção de 100.000 toneladas seria excedida pela primeira vez. No entanto, na Suécia, o processo Bessemer nunca se tornou o principal método de produção de aço comum como aconteceu em outros países. Isso se deveu principalmente ao caro ferro-gusa de carvão vegetal necessário para carregar o conversor Bessemer.

Em vez disso, foi o outro grande método de lingote de aço, o método Siemens-Martin, que conduziria a indústria siderúrgica sueca em sua grande era de expansão. Uma característica do método era que a fundição do aço ocorria em um forno projetado pelos irmãos Siemens em 1861. Pierre Martin foi a primeira pessoa a produzir lingote de aço em um forno desse tipo.

Levaria algum tempo - não até o final da década de 1880 - antes que a produção de aço aberto na Suécia se tornasse amplamente estabelecida, mas em 1895 já havia excedido a do aço Bessemer. Só então o volume de produção de lingotes de aço ultrapassou o da produção de ferro forjado, o que significa que o método Lancashire manteve sua posição como o mais importante para a produção de ferro e aço durante a maior parte do século XIX.

A introdução de processos de lingotes de aço representou uma grande reviravolta na indústria siderúrgica sueca. A produção e as exportações dobraram durante o período de 1870 até a Primeira Guerra Mundial. Ao mesmo tempo, a exportação de ferro de Lancashire aumentou na mesma proporção que o lingote de aço, pelo menos até a virada do século. Particularmente nos mercados de exportação mais importantes - Grã-Bretanha e EUA - o ferro em barra de Lancashire continuou a predominar. Depois de 1900, porém, o lingote de aço assumiu uma fatia cada vez maior do mercado, enquanto os chamados métodos de ferro forjado, baseados no Lancashire e particularmente na forja valona, ​​perderam importância.

Uma pré-condição para a concentração geográfica da indústria de ferro e aço no final do século 19 foi o desenvolvimento das comunicações e, especialmente, das ferrovias. As siderúrgicas demandavam um suprimento barato de materiais & ndash carvão, minério, etc. & ndash, bem como boas instalações de transporte para os portos de exportação para o aço acabado.

O início do século 20 viu um avanço para o aço elétrico - um processo que, como consequência dos preços vantajosos da eletricidade, teve uma rápida expansão na Suécia. Junto com o processo de coração aberto com ácido, o processo do aço elétrico teria grande importância para o desenvolvimento do aço de qualidade da Suécia.

O avanço do livre comércio

O avanço para uma política comercial mais liberal não ocorreu até J.A. Gripenstedt, um defensor do livre comércio - tornou-se Ministro das Finanças em meados do século XIX. Ainda em 1850, havia uma proibição de exportação e importação de ferro-gusa, uma proibição de exportação de minério de ferro e uma proibição de importação de ferro em barra. Em 1865, no entanto, graças à autoridade de Gripenstedt, a Suécia tornou-se membro do sistema de livre comércio internacional que surgiu nos moldes do chamado tratado de Cobden entre a França e a Grã-Bretanha.

Gripenstedt também estava por trás da política ferroviária nacional, das reformas no setor bancário e da introdução da liberdade de comércio em 1864. Ele passou a personificar a desregulamentação e a liberalização que ocorreram na Suécia em meados do século XIX.

Certamente não se tratava de introduzir uma liberdade de comércio completa sem tarifas protecionistas. Vários produtos importantes gozavam de isenção tarifária completa, enquanto outros estavam sujeitos a direitos relativamente modestos. O ferro e o aço estavam na lista de isenção até 1888, quando as tarifas foram reintroduzidas. Por sua vez, a tarifa alfandegária sueca era bastante sensível ao livre comércio.

Em 1934, ocorreu uma mudança na política comercial americana. Os americanos perceberam que, para aumentar suas exportações, também devem estar preparados para aumentar as importações. Foi essa percepção que estava por trás de um acordo de liberalização de tarifas que a América concluiu com vários países, incluindo a Suécia. A partir da década de 1930 e até o período logo após a Segunda Guerra Mundial, as considerações de política de segurança passaram a desempenhar um papel cada vez mais importante na definição da política comercial. Era essencial para os países individuais tornarem-se autossustentáveis ​​no que diz respeito aos produtos mais importantes.

& lsquoA aço para todos os fins & rsquo

Durante a década de 1930, a indústria do aço deu passos rápidos. A racionalização e modernização ocorridas durante a década de 1920 levaram a um aumento da produção de aço em cerca de 60 por cento. Este aumento foi quase totalmente devido ao lingote de aço. A produção de ferro-gusa cresceu durante o mesmo período em cerca de 30 por cento, mas não atingiu os valores máximos registrados durante a Primeira Guerra Mundial. Durante a década de 1920, a produção de ferro forjado caiu para quantidades insignificantes. Também foram alcançados importantes avanços na produção de aços especiais, grande parte dos quais foram exportados. Ao mesmo tempo, a produção de aço comum também aumentou consideravelmente.

Durante os anos da Depressão da década de 1930, as siderúrgicas suecas conseguiram recuperar uma parte significativa de seu mercado doméstico de produtores de aço estrangeiros. A indústria siderúrgica da Suécia também se desenvolveu durante este período, diversificando muito sua linha de produtos. O slogan publicitário da Fagersta Bruk - 'Um Aço para Todos os Propósitos' - é bem conhecido. Isso levou ao aumento da competição entre as empresas individuais, mas valeu a pena durante o bloqueio da Suécia durante a Segunda Guerra Mundial e facilitou muito o rearmamento sueco.

Depois da segunda guerra mundial

Durante os anos imediatos do pós-guerra, um grande número de regulamentos permaneceu em vigor - principalmente na área de comércio exterior. Aqui havia uma selva de acordos comerciais bilaterais, principalmente com países diferentes, e a situação dos preços tanto das importações quanto das exportações variava muito. As dificuldades de pagamento eram uma ocorrência regular. Gradualmente, no entanto, esses regulamentos foram abolidos. Por meio do sistema de Bretton Woods, foi criada uma ordem de moeda estável, o que significa que o comércio mundial poderia começar a se expandir novamente. Um fator de forte contribuição foi o acordo mais ou menos contemporâneo alcançado entre as principais nações industrializadas do mundo sobre tarifas alfandegárias e comércio: O Acordo Geral sobre Tarifas e Comércio (GATT).

Após a Segunda Guerra Mundial, vários órgãos foram criados na Europa Ocidental para cooperação econômica e política, cujo principal objetivo era reduzir o risco futuro de guerra. A mais importante delas foi a Comunidade Européia do Carvão e do Aço (1951) - o embrião da União Européia. Desse primeiro passo, que visava principalmente fortalecer a cooperação entre a França e a Alemanha Ocidental, surgiu posteriormente a CEE (1957), que passou a abraçar outras indústrias, incluindo a agricultura.

O centro desta cooperação foi o estabelecimento de uma união aduaneira que implicasse uma tarifa aduaneira externa comum para todos os estados membros. A cooperação desenvolveu-se gradualmente no sentido da criação de um mercado interno único que abrange quinze países que hoje conhecemos como UE. A entrada da Suécia como membro de pleno direito em 1º de janeiro de 1995 permitiu que a indústria sueca participasse plenamente do trabalho de integração da UE.

Para a indústria siderúrgica da Suécia, a adesão em si não trouxe grandes mudanças. Há muito que a indústria está intimamente ligada à Comunidade do Carvão e do Aço, com as empresas siderúrgicas suecas aplicando os regulamentos de preço e mercado relacionados com o comércio do aço na união. No entanto, uma vantagem importante da associação é a participação nas instituições de tomada de decisão e a remoção de controles de fronteira onerosos sobre o comércio.


O conversor Bessemer

O conversor Bessemer era uma máquina e um processo circundante que envolvia a remoção de impurezas do ferro-gusa (um tipo de ferro com alto teor de carbono) e sua conversão em aço - um material que historicamente era caro e demorado para fabricar. O princípio chave por trás de sua operação era a remoção de impurezas como silício, manganês e carbono por meio da oxidação, transformando o ferro-gusa frágil e praticamente inutilizável em aço muito útil.

A oxidação das impurezas ocorria em um conversor Bessemer, um grande recipiente em forma de ovo no qual o ferro era derretido. O ferro sólido era inserido por um orifício na parte superior e aquecido na parte inferior. Depois que o conversor fundiu o ferro-gusa, o ar pressurizado foi injetado através e através do metal líquido, forçando os silicatos indesejados a reagir com o oxigênio e se converter em gás e / ou óxidos sólidos (ou seja, escória).

Uma vez que o processo de oxidação tivesse ocorrido, o aço derretido utilizável poderia ser derramado do recipiente diretamente inclinando-o sobre um pivô central - o recipiente foi suspenso do chão por um par de grandes suportes - enquanto a escória poderia ser removida do superfície para reutilização ou descarte. O aço foi esvaziado em grandes moldes, onde poderia ser colocado em uma ampla gama de produtos.


Bessemer

Bessemer Hall of History Fundado em 1886 pelo industrial Henry Fairfield DeBardeleben, Bessemer é a terceira maior cidade do Condado de Jefferson. Ele está localizado no centro do Alabama, na parte sul de Jones Valley, uma área rica em minério de ferro e calcário. O famoso astro do futebol e beisebol Bo Jackson e o ator Glenn Shadix nasceram em Bessemer. O artista mundialmente conhecido Thornton Dial passou a maior parte de sua vida na cidade. Os residentes Keith e Donna Barton ganharam fama em meados dos anos 2000 por sua galinha, Matilda, a "galinha viva mais velha do mundo". A cidade tem uma forma de governo como prefeito. Downtown Bessemer Depois de se tornar presidente da Bessemer Land and Improvement Company em 1886, Henry Fairfield DeBardeleben comprou 4.000 acres de terra para uma nova cidade planejada que seria associada a seus negócios de ferro e carvão. Ele chamou a nova cidade em homenagem a Sir Henry Bessemer, inventor do processo de fabricação de aço mais comum da época. DeBardeleben vendeu os primeiros lotes comerciais em abril de 1887 até junho de 1887, a cidade tinha uma população de cerca de 1.000 habitantes e havia estabelecido um tribunal e uma prisão. Naquele mesmo ano, os cidadãos de Bessemer escolheram Robert M. McAdory como o primeiro prefeito e elegeram oito vereadores. O prefeito e os vereadores votaram pela incorporação da cidade de Bessemer em 9 de setembro de 1887. Debardeleben também comprou prédios da Exposição de Algodão de 1884 em Nova Orleans para uso em Bessemer e mandou-os para o Alabama via ferrovia. O edifício do México tornou-se o Montezuma Hotel e serviu como residência de Debardeleben inicialmente em 1896, tornou-se o Montezuma University Medical College, operando até ser queimado em 1900. O edifício da Jamaica foi usado como parte de um moinho. Nenhum dos edifícios ainda está de pé. Dois anos depois, a prefeitura construiu uma prefeitura que também abrigava o corpo de bombeiros o prédio foi destruído por um incêndio em meados da década de 1930, e uma nova estrutura foi construída no mesmo local em 1937. A cidade também construiu uma biblioteca com recursos obtidos do industrial e filantropo Andrew Carnegie em 1906. A economia inicial de Owen House Bessemer centrou-se principalmente na mineração e manufatura de aço, o que atraiu muitos trabalhadores para a cidade, mas a economia da cidade muitas vezes sofreu durante crises econômicas devido ao alto desemprego resultante no setor de trabalho. Durante uma recessão em 1907, o Tennessee Coal, Iron, and Railroad Company, um importante empregador na cidade, vendeu ações para a United States Steel para aliviar dívidas. A U.S. Steel ajudou a Bessemer estabelecendo um programa de bem-estar para funcionários doentes e feridos, melhorando a infraestrutura e investindo na educação de crianças. Para complementar o tribunal principal do condado de Jefferson em Birmingham, o condado construiu um tribunal satélite em Bessemer em 1915 para atender às necessidades da área de Bessemer. O condado construiu um novo tribunal em outubro de 2009. Após o declínio da indústria de mineração e aço durante as últimas duas décadas do século XX, a cidade diversificou sua economia para incluir parques industriais, escritórios profissionais, centros de varejo e instalações recreativas.
  • Serviços educacionais e cuidados de saúde e assistência social (20,4 por cento)
  • Comércio varejista (15,0 por cento)
  • Fabricação (14,7 por cento)
  • Artes, entretenimento, recreação e acomodação e serviços de alimentação (12,5 por cento)
  • Serviços profissionais, científicos, de gestão e administrativos e de gestão de resíduos (7,4 por cento)
  • Construção (6,7 por cento)
  • Transporte e armazenamento e serviços públicos (5,7 por cento)
  • Outros serviços, exceto administração pública (5,6 por cento)
  • Finanças, seguros e imóveis, aluguel e leasing (5,0 por cento)
  • Administração pública (3,4 por cento)
  • Comércio atacadista (1,5 por cento)
  • Informação (1,3 por cento)
  • Agricultura, silvicultura, pesca e caça e extrativismo (0,8 por cento)

Historic Furnaces at Tannehill Atrações em Bessemer incluem o parque temático Alabama Adventure, que apresenta um parque de diversões tradicional com brinquedos e um parque aquático WaterMark Place Outlet Shopping Center e um centro cívico de propriedade da cidade que hospeda teatro ao vivo, eventos esportivos, concertos, banquetes e exposições. Bessemer também abriga o Tannehill Ironworks Historical State Park, localizado no local de uma fundição histórica que operou de 1829 a 1865 e serviu à Confederação durante a Guerra Civil. Este local também abriga o Museu do Ferro e Aço. Outros locais históricos incluem a McAdory Plantation House e a Owen Plantation House, duas das três casas que compõem as Casas Pioneiras do Condado de West Jefferson do século XIX. O centenário Bright Star, um restaurante cinco estrelas nomeado um clássico americano pela James Beard Foundation, está localizado no centro de Bessemer. O Bessemer Hall of History Museum contém artefatos e exibições relacionadas à história industrial e cultural de Bessemer. Ele está localizado no antigo Depósito da Ferrovia Great Southern do Alabama e está no Registro Nacional de Lugares Históricos. O Watercress Darter National Wildlife Refuge está localizado fora de Bessemer e protege o habitat do agrião Darter, um pequeno peixe de água doce, ameaçado de extinção.


Conteúdo

Tensão de entrada Editar

Um dispositivo ou circuito de inversor de energia típico requer um dispositivo Fonte de alimentação DC capaz de fornecer corrente suficiente para as demandas de energia pretendidas do sistema. A tensão de entrada depende do projeto e da finalidade do inversor. Exemplos incluem:

  • 12 V DC, para consumidores menores e inversores comerciais que normalmente funcionam com uma bateria de ácido de chumbo recarregável de 12 V ou tomada elétrica automotiva. [3]
  • 24, 36 e 48 V DC, que são padrões comuns para sistemas de energia domésticos.
  • 200 a 400 V DC, quando a energia é proveniente de painéis solares fotovoltaicos.
  • 300 a 450 V DC, quando a energia é proveniente de baterias de veículos elétricos em sistemas de veículo para rede.
  • Centenas de milhares de volts, onde o inversor faz parte de um sistema de transmissão de energia de corrente contínua de alta tensão.

Edição da forma de onda de saída

Um inversor pode produzir uma onda quadrada, onda senoidal modificada, onda senoidal pulsada, onda modulada por largura de pulso (PWM) ou onda senoidal dependendo do projeto do circuito. Tipos comuns de inversores produzem ondas quadradas ou ondas quase quadradas. Uma medida da pureza de uma onda senoidal é a distorção harmônica total (THD). Uma onda quadrada de pulso de 50% é equivalente a uma onda senoidal com 48% de THD. [4] Os padrões técnicos para redes comerciais de distribuição de energia exigem menos de 3% de THD na forma de onda no ponto de conexão do cliente. IEEE Standard 519 recomenda menos de 5% THD para sistemas conectados a uma rede elétrica.

Existem dois projetos básicos para a produção de tensão de plug-in doméstico a partir de uma fonte CC de baixa tensão, o primeiro dos quais usa um conversor boost de comutação para produzir uma CC de alta tensão e depois converte para CA. O segundo método converte DC em AC no nível da bateria e usa um transformador de frequência de linha para criar a tensão de saída. [5]

Onda quadrada Editar

Esta é uma das formas de onda mais simples que um projeto de inversor pode produzir e é mais adequada para aplicações de baixa sensibilidade, como iluminação e aquecimento. A saída de onda quadrada pode produzir "zumbido" quando conectada a um equipamento de áudio e geralmente é inadequada para componentes eletrônicos sensíveis.

Edição de onda senoidal

Um dispositivo inversor de energia que produz uma forma de onda CA sinusoidal de múltiplas etapas é referido como um inversor de onda senoidal. Para distinguir mais claramente os inversores com saídas de muito menos distorção do que o onda senoidal modificada (três etapas) projetos de inversores, os fabricantes costumam usar a frase inversor de onda senoidal pura. Quase todos os inversores de classe de consumo que são vendidos como um "inversor de onda senoidal pura" não produzem uma saída de onda senoidal suave, [6] apenas uma saída menos instável do que a onda quadrada (duas etapas) e a onda senoidal modificada (três etapas ) inversores. No entanto, isso não é crítico para a maioria dos eletrônicos, pois eles lidam muito bem com a saída.

Onde dispositivos inversores de energia substituem a energia de linha padrão, uma saída de onda senoidal é desejável porque muitos produtos elétricos são projetados para funcionar melhor com uma fonte de energia CA de onda senoidal. O utilitário elétrico padrão fornece uma onda senoidal, normalmente com pequenas imperfeições, mas às vezes com distorção significativa.

Os inversores de onda senoidal com mais de três etapas na saída da onda são mais complexos e têm custo significativamente mais alto do que uma onda senoidal modificada, com apenas três etapas, ou tipos de onda quadrada (uma etapa) com o mesmo manuseio de energia. Dispositivos de fonte de alimentação comutada (SMPS), como computadores pessoais ou DVD players, funcionam com energia de onda senoidal modificada. Os motores CA operados diretamente com energia não senoidal podem produzir calor extra, podem ter características de velocidade-torque diferentes ou podem produzir mais ruído audível do que quando funcionando com energia senoidal.

Edição de onda senoidal modificada

A saída da onda senoidal modificada de tal inversor é a soma de duas ondas quadradas, uma das quais é deslocada de fase 90 graus em relação à outra. O resultado é uma forma de onda de três níveis com intervalos iguais de zero volts de pico positivo de zero volts de pico de voltagem negativa e, em seguida, de zero volts. Esta seqüência é repetida. A onda resultante se parece muito com a forma de uma onda senoidal. A maioria dos inversores de energia de consumo mais baratos produzem uma onda senoidal modificada em vez de uma onda senoidal pura.

A forma de onda em inversores de onda senoidal modificada disponíveis comercialmente se assemelha a uma onda quadrada, mas com uma pausa durante a inversão de polaridade. [5] Os estados de chaveamento são desenvolvidos para tensões positiva, negativa e zero. Se a forma de onda for escolhida para ter seus valores de pico na metade do tempo de ciclo, a tensão de pico para a relação de tensão RMS é a mesma que para uma onda senoidal. A tensão do barramento CC pode ser regulada ativamente ou os tempos de "ligar" e "desligar" podem ser modificados para manter o mesmo valor RMS de saída até a tensão do barramento CC para compensar as variações de tensão do barramento CC. Ao alterar a largura do pulso, o espectro harmônico pode ser alterado. O THD mais baixo para uma onda senoidal modificada de três etapas é de 30% quando os pulsos estão a 130 graus de largura de cada ciclo elétrico. Isso é um pouco menor do que para uma onda quadrada. [7]

A relação entre o tempo ligado e desligado pode ser ajustada para variar a tensão RMS enquanto mantém uma frequência constante com uma técnica chamada modulação por largura de pulso (PWM). Os pulsos de porta gerados são dados a cada switch de acordo com o padrão desenvolvido para obter a saída desejada. O espectro harmônico na saída depende da largura dos pulsos e da frequência de modulação. Pode ser mostrado que a distorção mínima de uma forma de onda de três níveis é alcançada quando os pulsos se estendem por 130 graus da forma de onda, mas a tensão resultante ainda terá cerca de 30% de THD, mais alta do que os padrões comerciais para fontes de energia conectadas à rede. [8] Ao operar motores de indução, os harmônicos de tensão geralmente não são motivo de preocupação, entretanto, a distorção de harmônicos na forma de onda da corrente introduz aquecimento adicional e pode produzir torques pulsantes. [9]

Vários itens de equipamento elétrico funcionarão muito bem em dispositivos inversores de energia de onda senoidal modificados, especialmente cargas de natureza resistiva, como as lâmpadas incandescentes tradicionais. Os itens com uma fonte de alimentação comutada operam quase inteiramente sem problemas, mas se o item tiver um transformador de rede, ele pode superaquecer dependendo de quão marginalmente está classificado.

No entanto, a carga pode operar com menos eficiência devido aos harmônicos associados a uma onda senoidal modificada e produzir um zumbido durante a operação. Isso também afeta a eficiência do sistema como um todo, uma vez que a eficiência de conversão nominal do fabricante não leva em consideração os harmônicos. Portanto, os inversores de onda senoidal pura podem fornecer uma eficiência significativamente maior do que os inversores de onda senoidal modificados.

A maioria dos motores CA funcionará com inversores MSW com uma redução de eficiência de cerca de 20% devido ao conteúdo harmônico. No entanto, eles podem ser muito barulhentos. Um filtro LC em série sintonizado na frequência fundamental pode ajudar. [10]

Uma topologia de inversor de onda senoidal modificada comum encontrada em inversores de energia do consumidor é a seguinte: Um microcontrolador integrado liga e desliga rapidamente os MOSFETs de energia em alta frequência, como

50 kHz. Os MOSFETs puxam diretamente de uma fonte CC de baixa tensão (como uma bateria). Este sinal então passa por transformadores elevadores (geralmente muitos transformadores menores são colocados em paralelo para reduzir o tamanho geral do inversor) para produzir um sinal de tensão mais alta. A saída dos transformadores elevadores, então, é filtrada por capacitores para produzir uma fonte CC de alta tensão. Finalmente, esta fonte DC é pulsada com MOSFETs de energia adicionais pelo microcontrolador para produzir o sinal de onda senoidal modificado final.

Os inversores mais complexos usam mais de duas tensões para formar uma aproximação de várias etapas para uma onda senoidal. Estes podem reduzir ainda mais os harmônicos de tensão e corrente e THD em comparação com um inversor usando apenas pulsos positivos e negativos alternados, mas tais inversores requerem componentes de comutação adicionais, aumentando o custo.

Edição PWM de onda senoidal próxima

Alguns inversores usam PWM para criar uma forma de onda que pode ser filtrada em passa-baixas para recriar a onda senoidal. Eles requerem apenas uma fonte CC, na forma dos designs do MSN, mas a comutação ocorre em uma taxa muito mais rápida, normalmente muitos KHz, de modo que a largura variável dos pulsos pode ser suavizada para criar a onda senoidal. Se um microprocessador for usado para gerar o tempo de chaveamento, o conteúdo harmônico e a eficiência podem ser controlados de perto.

Freqüência de saída Editar

A frequência de saída CA de um dispositivo inversor de energia é geralmente a mesma que a frequência padrão da linha de energia, 50 ou 60 hertz. A exceção é em projetos para acionamento de motor, onde uma frequência variável resulta em um controle de velocidade variável.

Além disso, se a saída do dispositivo ou circuito for mais condicionada (por exemplo, aumentada), a frequência pode ser muito mais alta para uma boa eficiência do transformador.

Tensão de saída Editar

A tensão de saída CA de um inversor de energia é frequentemente regulada para ser igual à tensão da rede elétrica, normalmente 120 ou 240 VCA no nível de distribuição, mesmo quando há mudanças na carga que o inversor está conduzindo. Isso permite que o inversor alimente vários dispositivos projetados para alimentação de linha padrão.

Alguns inversores também permitem tensões de saída selecionáveis ​​ou continuamente variáveis.

Edição de potência de saída

Um inversor de energia geralmente terá uma classificação geral de energia expressa em watts ou quilowatts. Isso descreve a energia que estará disponível para o dispositivo que o inversor está conduzindo e, indiretamente, a energia que será necessária da fonte CC. Dispositivos comerciais e de consumo populares menores projetados para simular a potência da linha normalmente variam de 150 a 3000 watts.

Nem todas as aplicações do inversor estão única ou principalmente relacionadas com o fornecimento de energia, em alguns casos, as propriedades de frequência e / ou forma de onda são usadas pelo circuito ou dispositivo subsequente.

o tempo de execução de um inversor alimentado por baterias depende da energia da bateria e da quantidade de energia que está sendo retirada do inversor em um determinado momento. Conforme a quantidade de equipamentos usando o inversor aumenta, o tempo de execução diminui. Para prolongar o tempo de execução de um inversor, baterias adicionais podem ser adicionadas ao inversor. [11]

Fórmula para calcular a capacidade da bateria do inversor: [12]

Capacidade da bateria (Ah) = Carga total (em watts) X Tempo de uso (em horas) / Tensão de entrada (V)

Ao tentar adicionar mais baterias a um inversor, existem duas opções básicas para instalação:

Configuração em série Se o objetivo é aumentar a tensão geral de entrada para o inversor, pode-se conectar baterias em série em uma configuração em série. Em uma configuração em série, se uma única bateria morrer, as outras baterias não serão capazes de alimentar a carga. Configuração paralela Se o objetivo é aumentar a capacidade e prolongar a autonomia do inversor, as baterias podem ser conectadas em paralelo. Isso aumenta a classificação geral de amperes-hora (Ah) do conjunto de baterias.

Editar uso da fonte de alimentação DC

Um inversor converte a eletricidade DC de fontes como baterias ou células de combustível em eletricidade AC. A eletricidade pode estar em qualquer tensão necessária, em particular, pode operar equipamentos CA projetados para operação na rede elétrica ou retificada para produzir CC em qualquer tensão desejada.

Fonte de alimentação ininterrupta Editar

Uma fonte de alimentação ininterrupta (UPS) usa baterias e um inversor para fornecer energia CA quando a rede elétrica não está disponível. Quando a energia da rede elétrica é restaurada, um retificador fornece energia CC para recarregar as baterias.

Controle de velocidade do motor elétrico Editar

Os circuitos do inversor projetados para produzir uma faixa de tensão de saída variável são freqüentemente usados ​​nos controladores de velocidade do motor. A energia DC para a seção do inversor pode ser derivada de uma tomada de parede AC normal ou de alguma outra fonte. Os circuitos de controle e feedback são usados ​​para ajustar a saída final da seção do inversor que, em última instância, determinará a velocidade do motor operando sob sua carga mecânica. As necessidades de controle de velocidade do motor são numerosas e incluem coisas como: equipamento acionado por motor industrial, veículos elétricos, sistemas de transporte ferroviário e ferramentas elétricas. (Ver relacionado: conversor de frequência variável) Os estados de comutação são desenvolvidos para tensões positiva, negativa e zero de acordo com os padrões dados na Tabela de comutação 1. Os pulsos de porta gerados são dados a cada comutador de acordo com o padrão desenvolvido e, portanto, a saída é obtido.

Em compressores de refrigeração Editar

Um inversor pode ser usado para controlar a velocidade do motor do compressor para acionar o fluxo variável de refrigerante em um sistema de refrigeração ou ar condicionado para regular o desempenho do sistema. Essas instalações são conhecidas como compressores inversores. Os métodos tradicionais de regulação de refrigeração usam compressores de velocidade única ligados e desligados periodicamente. Os sistemas equipados com inversor têm um conversor de frequência que controla a velocidade do motor e, portanto, a saída do compressor e do resfriamento. A CA de frequência variável do inversor aciona um motor sem escovas ou de indução, a velocidade do qual é proporcional à frequência da CA que é alimentado, para que o compressor possa funcionar em velocidades variáveis ​​- a eliminação dos ciclos de partida e parada do compressor aumenta a eficiência. Um microcontrolador normalmente monitora a temperatura no espaço a ser resfriado e ajusta a velocidade do compressor para manter a temperatura desejada. A eletrônica adicional e o hardware do sistema agregam custos ao equipamento, mas podem resultar em economias substanciais nos custos operacionais. [13] Os primeiros condicionadores de ar inverter foram lançados pela Toshiba em 1981, no Japão. [14]

Edição da rede elétrica

Os inversores ligados à rede são projetados para alimentar o sistema de distribuição de energia elétrica. [15] Eles são transferidos sincronizadamente com a linha e têm o mínimo de conteúdo harmônico possível. Eles também precisam de um meio de detectar a presença de energia da rede elétrica por motivos de segurança, de modo a não continuar a fornecer energia perigosamente à rede durante uma queda de energia.

Os sincronizadores são inversores projetados para simular um gerador giratório e podem ser usados ​​para ajudar a estabilizar as redes. Eles podem ser projetados para reagir mais rápido do que os geradores normais a mudanças na frequência da rede e podem dar aos geradores convencionais a chance de responder a mudanças muito repentinas na demanda ou produção.

Grandes inversores, avaliados em várias centenas de megawatts, são usados ​​para fornecer energia de sistemas de transmissão de corrente contínua de alta tensão para sistemas de distribuição de corrente alternada.

Solar Edit

Um inversor solar é um componente de equilíbrio do sistema (BOS) de um sistema fotovoltaico e pode ser usado para sistemas conectados ou não à rede. Os inversores solares têm funções especiais adaptadas para uso com matrizes fotovoltaicas, incluindo rastreamento de ponto de potência máxima e proteção anti-ilhamento. Os microinversores solares diferem dos inversores convencionais, pois um microinversor individual é conectado a cada painel solar. Isso pode melhorar a eficiência geral do sistema. A saída de vários microinversores é então combinada e frequentemente fornecida à rede elétrica.

Em outras aplicações, um inversor convencional pode ser combinado com um banco de baterias mantido por um controlador de carregamento solar. Essa combinação de componentes costuma ser chamada de gerador solar. [16]

Aquecimento por indução Editar

Os inversores convertem a energia CA principal de baixa frequência em frequência mais alta para uso em aquecimento por indução. Para fazer isso, a energia CA é primeiro retificada para fornecer energia CC. O inversor então altera a alimentação CC para alimentação CA de alta frequência. Devido à redução do número de fontes DC empregadas, a estrutura torna-se mais confiável e a tensão de saída tem maior resolução devido ao aumento do número de passos para que a tensão senoidal de referência seja melhor alcançada. Esta configuração tornou-se recentemente muito popular em aplicações de fonte de alimentação CA e inversores de velocidade ajustável. Este novo inversor pode evitar diodos de fixação extras ou capacitores de equilíbrio de tensão.

Existem três tipos de técnicas de modulação com deslocamento de nível, a saber:

  • Disposição de Oposição de Fase (POD)
  • Disposição de Oposição de Fase Alternativa (APOD)
  • Disposição de fase (PD)

Edição de transmissão de energia HVDC

Com a transmissão de energia HVDC, a energia CA é retificada e a energia CC de alta tensão é transmitida para outro local. No local de recebimento, um inversor em uma planta de inversor estático converte a energia de volta para CA. O inversor deve ser sincronizado com a frequência e fase da rede e minimizar a geração de harmônicos.

Armas de eletrochoque Editar

Armas de eletrochoque e tasers têm um inversor DC / AC para gerar várias dezenas de milhares de V AC a partir de uma pequena bateria de 9 V DC. Primeiro, os 9 V CC são convertidos em 400–2000 V CA com um transformador compacto de alta frequência, que é então retificado e armazenado temporariamente em um capacitor de alta tensão até que uma tensão limite pré-definida seja alcançada. Quando o limite (definido por meio de um entreferro ou TRIAC) é atingido, o capacitor despeja toda a sua carga em um transformador de pulso que então aumenta para sua tensão de saída final de 20–60 kV. Uma variante do princípio também é usada em flash eletrônico e zappers de insetos, embora eles dependam de um multiplicador de tensão baseado em capacitor para atingir sua alta tensão.

Edição Diversa

As aplicações típicas para inversores de energia incluem:

  • Dispositivos de consumo portáteis que permitem ao usuário conectar uma bateria, ou conjunto de baterias, ao dispositivo para produzir energia CA para executar vários itens elétricos, como luzes, televisores, eletrodomésticos e ferramentas elétricas.
  • Use em sistemas de geração de energia, como empresas de serviços públicos de eletricidade ou sistemas de geração solar para converter energia DC em energia AC.
  • Use em qualquer sistema eletrônico maior onde houver necessidade de engenharia para derivar uma fonte CA de uma fonte CC.
  • Conversão de frequência - se um usuário em (digamos) um país de 50 Hz precisar de uma alimentação de 60 Hz para equipamento de energia que seja específico de frequência, como um pequeno motor ou alguns eletrônicos, é possível converter a frequência executando um inversor com um Saída de 60 Hz de uma fonte CC, como uma fonte de alimentação de 12 V operando na rede elétrica de 50 Hz.

Edição de design básico

Em um circuito inversor simples, a energia CC é conectada a um transformador por meio da derivação central do enrolamento primário. Um interruptor é rapidamente alternado para frente e para trás para permitir que a corrente flua de volta para a fonte CC seguindo dois caminhos alternativos através de uma extremidade do enrolamento primário e depois da outra. A alternância da direção da corrente no enrolamento primário do transformador produz corrente alternada (CA) no circuito secundário.

A versão eletromecânica do dispositivo de comutação inclui dois contatos estacionários e um contato móvel apoiado por mola. A mola mantém o contato móvel contra um dos contatos estacionários e um eletroímã puxa o contato móvel para o contato estacionário oposto. A corrente no eletroímã é interrompida pela ação do interruptor, de modo que o interruptor continuamente alterna rapidamente para frente e para trás. Este tipo de interruptor inversor eletromecânico, chamado vibrador ou campainha, já foi usado em rádios automotivos de tubo a vácuo. Um mecanismo semelhante foi usado em campainhas, campainhas e máquinas de tatuagem.

À medida que se tornaram disponíveis com classificações de potência adequadas, transistores e vários outros tipos de interruptores semicondutores foram incorporados aos projetos de circuito do inversor. Certas classificações, especialmente para sistemas grandes (muitos quilowatts), usam tiristores (SCR). Os SCRs fornecem grande capacidade de manuseio de energia em um dispositivo semicondutor e podem ser facilmente controlados em uma faixa de disparo variável.

A chave no inversor simples descrito acima, quando não acoplado a um transformador de saída, produz uma forma de onda de tensão quadrada devido à sua natureza simples de desligar e ligar, em oposição à forma de onda senoidal que é a forma de onda usual de uma fonte de alimentação CA. Usando a análise de Fourier, as formas de onda periódicas são representadas como a soma de uma série infinita de ondas senoidais. A onda senoidal que tem a mesma frequência da forma de onda original é chamada de componente fundamental. As outras ondas senoidais, chamadas harmônicos, que estão incluídos na série têm frequências que são múltiplos inteiros da frequência fundamental.

A análise de Fourier pode ser usada para calcular a distorção harmônica total (THD). A distorção harmônica total (THD) é a raiz quadrada da soma dos quadrados das tensões harmônicas dividida pela tensão fundamental: THD = V 2 2 + V 3 2 + V 4 2 + ⋯ + V n 2 V 1 < displaystyle < mbox> = << sqrt ^ <2> + V_ <3> ^ <2> + V_ <4> ^ <2> + cdots + V_^ <2> >> over V_ <1> >>

Desenhos avançados Editar

Existem muitas topologias de circuito de energia e estratégias de controle diferentes usadas em projetos de inversores. [17] Diferentes abordagens de projeto abordam várias questões que podem ser mais ou menos importantes, dependendo da forma como o inversor deve ser usado.

Com base na topologia básica da ponte H, existem duas estratégias de controle fundamentais diferentes, chamadas conversor de ponte de frequência variável básica e controle PWM. [18] Aqui, na imagem esquerda do circuito H-bridge, a chave superior esquerda é nomeada como "S1", e os outros são nomeados como "S2, S3, S4" no sentido anti-horário.

Para o conversor de ponte variável de frequência básica, as chaves podem ser operadas na mesma frequência que a CA na rede elétrica (60 Hz nos EUA). No entanto, é a taxa na qual as chaves abrem e fecham que determina a frequência AC. Quando S1 e S4 estão ligados e os outros dois estão desligados, a carga é fornecida com tensão positiva e vice-versa. Podemos controlar os estados liga-desliga dos interruptores para ajustar a magnitude e a fase CA. Também poderíamos controlar os interruptores para eliminar certos harmônicos. Isso inclui controlar as chaves para criar entalhes, ou regiões de estado 0, na forma de onda de saída ou adicionar as saídas de dois ou mais conversores em paralelo que são deslocados de fase em relação um ao outro.

Outro método que pode ser usado é o PWM. Ao contrário do conversor de ponte variável de frequência básico, na estratégia de controle PWM, apenas dois interruptores S3, S4 podem operar na frequência do lado CA ou em qualquer baixa frequência. Os outros dois comutariam muito mais rápido (normalmente 100 KHz) para criar tensões quadradas da mesma magnitude, mas com duração de tempo diferente, que se comporta como uma tensão com magnitude variável em uma escala de tempo maior.

Essas duas estratégias criam harmônicos diferentes. Para o primeiro, através da Análise de Fourier, a magnitude dos harmônicos seria 4 / (pi * k) (k é a ordem dos harmônicos). Portanto, a maioria da energia dos harmônicos está concentrada nos harmônicos de ordem inferior. Enquanto isso, para a estratégia PWM, a energia dos harmônicos está nas frequências mais altas por causa da mudança rápida. Suas diferentes características de harmônicos levam a diferentes requisitos de THD e de eliminação de harmônicos. Semelhante a "THD", o conceito de "qualidade da forma de onda" representa o nível de distorção causado pelos harmônicos. A qualidade da forma de onda da CA produzida diretamente pela ponte H mencionada acima não seria tão boa quanto desejamos.

A questão da qualidade da forma de onda pode ser tratada de várias maneiras. Capacitores e indutores podem ser usados ​​para filtrar a forma de onda. Se o projeto incluir um transformador, a filtragem pode ser aplicada ao lado primário ou secundário do transformador ou a ambos os lados. Filtros passa-baixa são aplicados para permitir que o componente fundamental da forma de onda passe para a saída enquanto limita a passagem dos componentes harmônicos. Se o inversor for projetado para fornecer energia em uma frequência fixa, um filtro ressonante pode ser usado. Para um inversor de frequência ajustável, o filtro deve ser ajustado para uma frequência que esteja acima da frequência fundamental máxima.

Como a maioria das cargas contém indutância, retificadores de feedback ou diodos antiparalelos são freqüentemente conectados em cada chave semicondutora para fornecer um caminho para a corrente de carga indutiva de pico quando a chave é desligada. Os diodos antiparalelos são um tanto semelhantes aos diodos de roda livre usado em circuitos conversores AC / DC.

A análise de Fourier revela que uma forma de onda, como uma onda quadrada, que é anti-simétrica em torno do ponto de 180 graus contém apenas harmônicos ímpares, a 3ª, 5ª, 7ª, etc. As formas de onda que têm etapas de certas larguras e alturas podem atenuar certos harmônicos inferiores às custas da amplificação de harmônicos mais elevados. Por exemplo, inserindo um degrau de tensão zero entre as seções positiva e negativa da onda quadrada, todos os harmônicos que são divisíveis por três (3º e 9º, etc.) podem ser eliminados. Isso deixa apenas o 5º, 7º, 11º, 13º etc. A largura necessária das etapas é um terço do período para cada uma das etapas positivas e negativas e um sexto do período para cada uma das etapas de tensão zero. [20]

Alterar a onda quadrada conforme descrito acima é um exemplo de modulação por largura de pulso. Modular ou regular a largura de um pulso de onda quadrada é freqüentemente usado como um método de regular ou ajustar a tensão de saída de um inversor. Quando o controle de tensão não é necessário, uma largura de pulso fixa pode ser selecionada para reduzir ou eliminar os harmônicos selecionados. As técnicas de eliminação de harmônicos são geralmente aplicadas aos harmônicos mais baixos porque a filtragem é muito mais prática em altas frequências, onde os componentes do filtro podem ser muito menores e mais baratos. Largura de pulso múltipla ou com base na operadora Os esquemas de controle PWM produzem formas de onda compostas de muitos pulsos estreitos. A frequência representada pelo número de pulsos estreitos por segundo é chamada de Freqüência de comutação ou frequência portadora. Esses esquemas de controle são frequentemente usados ​​em inversores de controle de motor de frequência variável porque permitem uma ampla faixa de tensão de saída e ajuste de frequência, ao mesmo tempo que melhoram a qualidade da forma de onda.

Os inversores multiníveis fornecem outra abordagem para o cancelamento de harmônicos. Os inversores multinível fornecem uma forma de onda de saída que exibe várias etapas em vários níveis de tensão. Por exemplo, é possível produzir uma onda mais senoidal tendo entradas de corrente contínua de barramento dividido em duas tensões ou entradas positivas e negativas com um aterramento central. Ao conectar os terminais de saída do inversor em sequência entre o trilho positivo e o terra, o trilho positivo e o trilho negativo, o trilho de aterramento e o trilho negativo e, em seguida, ambos ao trilho de aterramento, uma forma de onda escalonada é gerada na saída do inversor. Este é um exemplo de um inversor de três níveis: as duas tensões e o terra. [21]

Mais sobre como alcançar uma onda senoidal Editar

Os inversores ressonantes produzem ondas senoidais com circuitos LC para remover os harmônicos de uma onda quadrada simples. Normalmente, existem vários circuitos LC ressonantes em série e em paralelo, cada um sintonizado em um harmônico diferente da frequência da linha de alimentação. Isso simplifica a eletrônica, mas os indutores e capacitores tendem a ser grandes e pesados. Sua alta eficiência torna essa abordagem popular em grandes fontes de alimentação ininterrupta em data centers que operam o inversor continuamente em um modo "online" para evitar qualquer transição temporária quando a energia é perdida. (Veja relacionado: Inversor ressonante)

Uma abordagem intimamente relacionada usa um transformador ferrorressonante, também conhecido como transformador de tensão constante, para remover harmônicos e armazenar energia suficiente para sustentar a carga por alguns ciclos CA. Esta propriedade os torna úteis em fontes de alimentação em espera para eliminar o transiente de transição que ocorre durante uma falha de energia enquanto o inversor normalmente ocioso é iniciado e os relés mecânicos estão mudando para sua saída.

Edição de quantização aprimorada

Uma proposta sugerida em Eletrônica de potência O magazine utiliza duas tensões como uma melhoria em relação à tecnologia comercializada comum, que só pode aplicar a tensão do barramento CC em qualquer direção ou desligá-lo. A proposta adiciona tensões intermediárias ao projeto comum. Cada ciclo vê a seguinte sequência de tensões fornecidas: v1, v2, v1, 0, −v1, −v2, −v1, 0. [19]

Editar inversores trifásicos

Os inversores trifásicos são usados ​​para aplicações de inversores de frequência variável e para aplicações de alta potência, como transmissão de potência HVDC. Um inversor trifásico básico consiste em três interruptores de inversor monofásicos, cada um conectado a um dos três terminais de carga. Para o esquema de controle mais básico, a operação das três chaves é coordenada de forma que uma delas opere em cada ponto de 60 graus da forma de onda de saída fundamental. Isso cria uma forma de onda de saída linha a linha com seis etapas. A forma de onda de seis etapas tem uma etapa de tensão zero entre as seções positiva e negativa da onda quadrada, de modo que os harmônicos que são múltiplos de três são eliminados conforme descrito acima. Quando as técnicas de PWM baseadas em portadora são aplicadas a formas de onda de seis etapas, a forma geral básica ou envelope, da forma de onda é retida para que o 3º harmônico e seus múltiplos sejam cancelados.

Para construir inversores com classificações de potência mais altas, dois inversores trifásicos de seis etapas podem ser conectados em paralelo para uma classificação de corrente mais alta ou em série para uma classificação de tensão mais alta. Em ambos os casos, as formas de onda de saída são deslocadas de fase para obter uma forma de onda de 12 etapas. Se inversores adicionais forem combinados, um inversor de 18 etapas é obtido com três inversores, etc. Embora os inversores sejam geralmente combinados com o objetivo de aumentar a tensão ou corrente nominal, a qualidade da forma de onda também é melhorada.

Em comparação com outros dispositivos elétricos domésticos, os inversores são grandes em tamanho e volume. Em 2014, o Google junto com o IEEE iniciou uma competição aberta chamada Little Box Challenge, com um prêmio em dinheiro de $ 1.000.000, para construir um inversor de energia (muito) menor. [22]

Edição dos primeiros inversores

Do final do século XIX até meados do século XX, a conversão de energia DC para AC foi realizada usando conversores rotativos ou grupos gerador-motor (conjuntos M-G). No início do século XX, tubos de vácuo e tubos cheios de gás começaram a ser usados ​​como interruptores em circuitos de inversores. O tipo de tubo mais usado foi o tiratron.

As origens dos inversores eletromecânicos explicam a origem do termo inversor. Os primeiros conversores CA para CC usavam um motor CA de indução ou síncrono conectado diretamente a um gerador (dínamo), de modo que o comutador do gerador invertia suas conexões exatamente nos momentos certos para produzir CC. Um desenvolvimento posterior é o conversor síncrono, no qual os enrolamentos do motor e do gerador são combinados em uma armadura, com anéis coletores em uma extremidade e um comutador na outra e apenas uma estrutura de campo. O resultado com qualquer um é AC-in, DC-out. Com um conjunto M-G, a CC pode ser considerada gerada separadamente da CA com um conversor síncrono, em certo sentido pode ser considerada "CA retificada mecanicamente". Dado o equipamento auxiliar e de controle correto, um conjunto M-G ou conversor rotativo pode ser "executado para trás", convertendo CC em CA. Portanto, um inversor é um conversor invertido. [23]

Inversores retificadores controlados Editar

Como os primeiros transistores não estavam disponíveis com tensão suficiente e classificações de corrente para a maioria das aplicações de inversores, foi a introdução em 1957 do tiristor ou retificador controlado de silício (SCR) que iniciou a transição para circuitos inversores de estado sólido.

o comutação os requisitos dos SCRs são uma consideração importante nos projetos de circuitos SCR. SCRs não desligam ou comutar automaticamente quando o sinal de controle do portão é desligado. Eles só desligam quando a corrente direta é reduzida para abaixo da corrente mínima de retenção, que varia com cada tipo de SCR, por meio de algum processo externo. Para SCRs conectados a uma fonte de alimentação CA, a comutação ocorre naturalmente sempre que a polaridade da tensão da fonte é invertida. Os SCRs conectados a uma fonte de alimentação CC geralmente requerem um meio de comutação forçada que força a corrente a zero quando a comutação é necessária. Os circuitos SCR menos complicados empregam comutação natural em vez de comutação forçada. Com a adição dos circuitos de comutação forçada, os SCRs têm sido usados ​​nos tipos de circuitos do inversor descritos acima.

Em aplicações onde os inversores transferem energia de uma fonte de energia CC para uma fonte de energia CA, é possível usar circuitos retificadores controlados CA para CC operando no modo de inversão. No modo de inversão, um circuito retificador controlado opera como um inversor comutado por linha. Este tipo de operação pode ser usado em sistemas de transmissão de energia HVDC e em operação de frenagem regenerativa de sistemas de controle de motor.

Outro tipo de circuito inversor SCR é o inversor de entrada de fonte de corrente (CSI). Um inversor CSI é o duplo de um inversor de fonte de tensão de seis etapas. Com um inversor de fonte de corrente, a fonte de alimentação CC é configurada como uma fonte de corrente em vez de uma fonte de tensão. Os SCRs do inversor são comutados em uma sequência de seis etapas para direcionar a corrente para uma carga CA trifásica como uma forma de onda de corrente escalonada. Os métodos de comutação do inversor CSI incluem comutação de carga e comutação de capacitor paralelo. Com ambos os métodos, a regulação da corrente de entrada auxilia na comutação. Com a comutação de carga, a carga é um motor síncrono operado em um fator de potência líder.

Como eles se tornaram disponíveis em classificações de tensão e corrente mais altas, semicondutores como transistores ou IGBTs que podem ser desligados por meio de sinais de controle tornaram-se os componentes de chaveamento preferidos para uso em circuitos de inversores.

Editar números de pulso do retificador e do inversor

Os circuitos retificadores são frequentemente classificados pelo número de pulsos de corrente que fluem para o lado CC do retificador por ciclo de tensão CA de entrada. Um retificador de meia onda monofásico é um circuito de um pulso e um retificador de onda completa monofásico é um circuito de dois pulsos. Um retificador de meia onda trifásico é um circuito de três pulsos e um retificador de onda completa trifásico é um circuito de seis pulsos. [24]

Com retificadores trifásicos, dois ou mais retificadores às vezes são conectados em série ou paralelo para obter classificações de tensão ou corrente mais altas. As entradas do retificador são fornecidas por transformadores especiais que fornecem saídas com defasagem. Isso tem o efeito de multiplicação de fases. Seis fases são obtidas de dois transformadores, doze fases de três transformadores e assim por diante. Os circuitos retificadores associados são retificadores de 12 pulsos, retificadores de 18 pulsos e assim por diante.

Quando os circuitos retificadores controlados são operados no modo de inversão, eles também são classificados pelo número de pulso. Os circuitos retificadores que têm um número de pulsos mais alto têm conteúdo harmônico reduzido na corrente de entrada CA e ondulação reduzida na tensão de saída CC. No modo de inversão, os circuitos que possuem um número de pulso mais alto têm conteúdo harmônico inferior na forma de onda da tensão de saída CA.

Outras notas Editar

Os grandes dispositivos de comutação para aplicações de transmissão de energia instalados até 1970 usavam predominantemente válvulas de arco de mercúrio. Os inversores modernos são geralmente de estado sólido (inversores estáticos). Um método de projeto moderno apresenta componentes organizados em uma configuração de ponte H. Este design também é bastante popular com dispositivos de consumo em escala menor. [25] [26]


Domando um vulcão

Na primeira vez que tentasse o novo processo, Bessemer descobriria o quão violenta essa reação poderia ser. Ele escreveu: “Tudo continuou silenciosamente por cerca de dez minutos. Faíscas, como as comumente vistas ao bater em uma cúpula, acompanhadas de gases quentes, subiram pela abertura no topo do conversor, exatamente como eu supus que seria o caso. Mas logo depois, uma mudança rápida ocorreu de fato, o silício foi silenciosamente consumido, e o oxigênio, em seguida unindo-se ao carbono, enviou um fluxo cada vez maior de faíscas e uma chama branca volumosa. Em seguida, seguiu-se uma sucessão de explosões leves, jogando escórias derretidas e salpicos de metal para o alto, o aparelho se tornando um verdadeiro vulcão em estado de erupção ativa. Ninguém poderia se aproximar do conversor para desligar a explosão, e alguns telhados baixos, planos e cobertos de zinco, bem próximos, corriam o risco de serem incendiados pela chuva de matéria incandescente que caía sobre eles. Tudo isso foi uma revelação para mim, pois eu não havia de forma alguma previsto resultados tão violentos. No entanto, em dez minutos mais a erupção cessou, a chama morreu e o processo foi concluído. Ao bater o conversor em uma panela rasa ou concha, e transformar o metal em um lingote, verificou-se que era ferro maleável totalmente descarburado. ”

Todas as tentativas de tornar a reação menos violenta falharam e Bessemer concluiu que a velocidade (todo o processo foi concluído em cerca de 20 minutos), o calor extremo e as erupções violentas eram todas as marcas necessárias para uma produção de aço bem-sucedida. Em vez disso, ele dedicou um tempo considerável e pensou em projetar um vaso de reação que contivesse o processo da forma mais segura possível.

Depois de alguma experimentação, ele projetou o vaso de reação como um longo ovoide com bastante espaço para o metal fundido acender e explodir sem deixar o conversor e a saída de deslocamento característica, ou 'boca'. O conversor foi girado em munhões para que pudesse ser inclinado para receber a carga e despejar o aço fundido em conchas ou moldes. A capacidade variou entre 8-30 t de ferro fundido, embora a maioria dos conversores tenha sido projetada para carregar uma carga de 15 t.

O processo foi patenteado em 1855, embora as empresas siderúrgicas inicialmente não conseguissem produzir o aço de alta qualidade que esperavam, o excesso de oxigênio deixava o aço frágil e era difícil reter a quantidade certa (entre 0,2–2,1% em peso) de carbono no aço. A solução de Bessemer, que era interromper o fluxo de ar antes que todo o carbono fosse convertido, levou muitas tentativas e erros para ser perfeita. Uma solução mais fácil foi proposta pelo metalúrgico Robert Mushet, que sugeriu queimar todo o carbono e adicionar uma quantidade precisa de Spiegeleisen, uma liga de ferro-carbono-manganês. Isso tornava relativamente simples garantir que o aço contivesse precisamente a quantidade certa de carbono, enquanto o manganês removia o excesso de oxigênio do aço. Este processo Bessemer melhorado foi licenciado pela primeira vez em 1865, para a Dowlais Iron Company no País de Gales.


Como Henry Bessemer mudou a indústria do aço

Sir Henry Bessemer foi um inventor e engenheiro inglês popularmente conhecido por ser o primeiro a desenvolver e processar aço de maneira econômica, contribuindo posteriormente para a invenção do & # 8220Bessemer conversor. & # 8221 Sir Henry mudou a indústria do aço de uma maneira que não um já teve, e ninguém fez desde então. Ele foi uma inspiração para toda a indústria do aço, principalmente durante a Revolução Industrial.

Bessemer também é conhecido por outras invenções, e sua persistência e perseverança devem ser devidamente observadas se você está procurando inspiração para se tornar um inventor. Observar a vida e as invenções do Bessemer & # 8217 deve inspirá-lo a dar uma olhada em seu lado criativo também, pois todos nós poderíamos nos inspirar neste incrível inventor inglês.

Sir Henry Bessemer (19 de janeiro de 1813 - 15 de março de 1898)

Henry Bessemer e o início da vida # 8217s

Bessemer nasceu em 1813, em Hertfordshire, Inglaterra, criado por um engenheiro e fundador de datilografia, mostrando seu lado criativo desde muito jovem. Sendo que seu pai era um inventor, era evidente que Henry queria seguir o exemplo, tornando-se um inventor como seu pai. Infelizmente, sua família não era exatamente rica, e isso obrigou Henry a sair da escola e trabalhar para ajudar sua família a sobreviver. Mas ele não deixou que isso o detivesse, de fato, essa era a faísca de que ele precisava para começar a apresentar suas próprias ideias e invenções. Muitas das invenções e criações de Henry surgiram devido às suas transgressões, pois, se não fosse por seus problemas, isso nunca o teria levado a criar e inventar alguns dos produtos mais importantes de todos os tempos.

Trabalhando com o pai, Henry aprendeu metalurgia e, embora a maior parte de sua educação tenha sido informal, ele certamente aprendeu exatamente o que precisaria saber para ajudar em suas invenções no futuro. Sabendo que sua família precisava de ajuda financeira e sendo um inventor de coração e querendo seguir os passos de seu pai, ele começou a mexer em itens e produtos pela casa.

Talvez um dos fatos mais interessantes sobre Henry Bessemer esteja em seu sobrenome & # 8211 ao longo das gerações, parece que o sobrenome foi corrompido em Bessemer quando originalmente foi escrito com A, BA-ssemer. Ele continuou a ser Bassemer por algumas gerações, mas ao longo dos anos, foi alterado para um E, e eles nunca o corrigiram.

Anthony Bessemer & # 8211 Henry & # 8217s Pai

Aos vinte anos, o pai de Henry & # 8217, Anthony, ajudou na construção da primeira máquina de bombeamento de vapor a funcionar na Holanda. Aos 21 anos, ele fugiu para Paris, na França, sem ninguém e sem dinheiro. Destinado ao fracasso, ele provou que todos estavam errados, tornando-se parte da Academia Francesa de Ciências em apenas cinco anos.

Na casa da moeda de Paris, Anthony obteve uma posição de liderança, o que o levou a inventar a máquina copiadora e, como você pode imaginar, isso lhe trouxe muita popularidade e abundância. No entanto, isso não durou muito. Infelizmente, foi quando a Revolução Francesa começou, e quando eles vieram atrás de Anthony, ele fugiu para a Inglaterra.

Este foi o início da vida de Henry & # 8217, se Anthony não tivesse fugido, quem sabe se Henry jamais teria nascido.

Primeiras invenções

Antes de Henry Bessemer mudar a indústria do aço, ele tinha outras idéias e criações em mente. Muitas pessoas dizem que ele foi inspirado a começar a inventar coisas para que ele e sua família não tivessem que lutar durante os problemas financeiros que estavam enfrentando.

Sua primeira invenção foram os primeiros selos móveis, usados ​​para datar documentos. Ele então atualizou o dispositivo de composição, criando uma máquina que produzia grafite para uso em lápis.

De 1838 a 1883, Henry manteve cerca de 129 patentes para suas invenções, tornando-se um inventor prolífico. Aqui está uma lista de todas as criações e invenções que Bessemer surgiu durante o século XIX.

  • Selos móveis
  • Corantes móveis para selos postais em relevo
  • Decreto militar
  • Uma extrusora de parafuso usada para remover o açúcar da cana-de-açúcar
  • Uma máquina produtora de grafite
  • Atualizando a máquina de composição

Bessemer sonhou com muitas outras invenções nas indústrias de ferro, aço e vidro.

SS Bessemer

Também conhecido como & # 8220Bessemer Saloon & # 8221, o SS Bessemer era um navio a vapor de passageiros que ajudava a lutar contra o enjôo. Henry inventou este navio em 1868 depois de experimentar seus próprios problemas com enjôo, portanto, sendo pessoalmente afetado, ele criou um navio com balancins projetados para permanecer nivelados. A hidráulica era controlada pelo timoneiro que acompanhava o nivelamento, garantindo que tudo funcionasse sem problemas. Infelizmente, o navio estava sempre em uma versão de teste e nunca recebeu os testes adequados que precisava para se tornar um navio de verdade no mar e, eventualmente, a ideia foi enlatada e guardada, e o navio foi sucateado.

Provações e tribulações

O SS Bessemer não & # 8217 simplesmente & # 8220 foi colocado de lado e sucateado & # 8221, mas na verdade destruiu alguns dos cais de Calais em sua viagem, e isso colocou a confiança de Henry no ponto mais baixo de todos os tempos. Isso apenas mostra que não importa o quão talentoso você é na criação e invenção de produtos. Mesmo que suas ideias possam beneficiar o mundo, você ainda pode ser rejeitado, rejeitado e rejeitado. Em vez de permitir que isso encerrasse sua carreira, no entanto, todos nós poderíamos tomar notas e aprender um pouco com Sir Henry e deixar que os fracassos nos empurrem para a frente e não para trás.

Na verdade, Henry nasceu durante um dos momentos mais difíceis da vida de seu pai durante a Revolução Francesa. Anthony Bessemer (pai) escapou dos reveses durante a revolução e fugiu para Hertfordshire, Inglaterra, de Paris, França. Ele não tinha nenhum dinheiro em seu nome, mas sabia que tinha que fazer esse trabalho, não apenas para ele, mas agora para o bebê Henry a caminho. A história de Henry e # 8217 começou em tempos difíceis. Sua família sempre parecia estar em crise financeira, então ele deixou seus estudos para trás. Sua infância consistiu em estar na oficina todos os dias com seu pai, Anthony.

Henry Bessemer e suas invenções prosperaram em meio a provações e tribulações. Isso só prova que, mesmo durante os dias mais sombrios, todos nós precisamos continuar tentando.

Fabricação de Pó de Bronze e Tinta Dourada

Henry Bessemer mudou a indústria do aço muitas vezes durante sua vida. Sua popularidade e fortuna aumentaram depois que ele criou o sistema de fabricação de pó de bronze que ajudava na produção de tinta dourada. Esse processo já existia há algum tempo, especialmente na China e no Japão, mas ele conseguiu torná-lo muito mais acessível.

Essa criação consistia em seis máquinas movidas a vapor, produzindo um pó de bronze que ele examinou em Nuremberg, mas aprimorando o produto a um preço muito mais baixo do que em qualquer outro lugar. Esse pó de bronze também auxilia na produção de tinta dourada, e Henry foi uma das primeiras pessoas a usar a engenharia reversa neste processo. Esse foi, na verdade, um dos primeiros usos da engenharia reversa já implementado, que consiste basicamente em desconstruir um produto para descobrir o máximo de informações possível e, em seguida, copiar essas informações, mas também aprimorá-las à medida que você as reconstrói e junta de novo.

O processo sempre foi mantido em segredo, com apenas alguns membros de sua família sabendo os meandros da fabricação do pó de bronze, e esse processo secreto ainda é usado atualmente. Henry tornou esta invenção e produto tão barato para os consumidores que lucrou muito com isso, ajudando no início de muitas outras invenções.

Napoleão, o Empório

Napoleão Bonaparte foi um líder militar francês que liderou muitas campanhas bem-sucedidas durante as guerras revolucionárias, aumentando sua popularidade a cada vez que era bem-sucedido. Então, o que Napoleão tem a ver com Sir Henry Bessemer? O encontro com este Empório foi provavelmente o início mais importante da carreira de Henry & # 8217s, já que foi o início do conversor Bessemer & # 8211, pelo menos despertou a ideia e contribuiu para a sua criação.

Durante a Guerra da Criméia, houve muitas imperfeições na artilharia do exército britânico & # 8217, que Bessemer continuou a apontar para seus generais. Uma de suas primeiras propostas era disparar um tiro alongado de uma arma de cano liso, mas o escritório britânico não estava ouvindo nada disso. O único incentivo que recebeu foi, na verdade, de Napoleão Bonaparte, o Empório. Napoleão o encorajou tanto que convidou Henry para Vincennes, onde eles produziram experimento após experimento, testando esse método de um tiro alongado por meio de uma arma de calibre liso e ajudando a rotação ao encaixar o projétil do tiro. No entanto, durante esses experimentos, Bessemer descobriu que o material era muito fraco e ele teve que encontrar um para tornar o material mais forte, levando-o a fundir ferro fundido com aço e criar um material de metal forte. Essa combinação levou Bessmer a patentear o processo em 1855, a primeira de muitas patentes nos 15 anos seguintes.

Como mencionamos antes, até mesmo as provações e tribulações têm um lugar em nossas vidas, e um acidente durante um desses experimentos levou Henry a uma direção diferente.Ele começou a tentar outros experimentos nos quais ainda não havia pensado, o que o levou a uma segunda patente do aço. Essa patente consistia na fusão do ferro-gusa, através do qual o vapor era soprado, e permitia o uso de uma grande fornalha contendo muitos cadinhos. Esses experimentos o levaram a patentear o que agora conhecemos como & # 8220Bessemer Converter. & # 8221

O processo Bessemer e o conversor Bessemer

Antes de termos o forno aberto, Sir Henry Bessemer inventou o Conversor Bessemer, que levou à mudança para a indústria do aço para sempre. Este processo consistia em derreter o ferro-gusa enquanto o ar ou vapor era soprado através dele. Essa aeração auxiliou na remoção de quaisquer impurezas por oxidação, o que também ajudou a massa do ferro, mantendo-o derretido por mais tempo. Este processo foi usado fora da Europa por muitos anos, mas nunca em uma escala industrial tão grande.

Conversor Bessemer convidado por Sir Henry Bessemer

Esse processo resultou na produção em massa e foi simultaneamente a forma mais barata de produzir aço, tornando Sir Henry Bessemer um dos inventores mais honrados de todos os tempos. Ele mudou a indústria do aço como uma tempestade porque, se não fosse por ele, ferrovias, arranha-céus e máquinas de metal mais resistentes talvez não existissem hoje. Um dos melhores fatores dessa ideia revolucionária de produção de aço é o fato de ser o aço da mais alta qualidade, mas com as taxas mais baixas possíveis.

Embora o conversor Bessemer seja considerado uma invenção de Sir Henry & # 8217, havia um inventor chamado James Nasmyth, que já vinha trabalhando nessa ideia há algum tempo. No entanto, ele abandonou o projeto, e mesmo quando Henry tentou dar-lhe parte do crédito e dos lucros, Nasmyth os recusou porque ele já estava aposentado. Foi quando Sir Henry Bessemer se tornou conhecido como o & # 8220 Homem de Aço & # 8221 ou o & # 8220 Inventor do Aço. & # 8221

O que podemos aprender com a vida e invenções de Sir Henry e # 8217?

Sir Henry pode ter falecido em 1898, mas seu legado vive para sempre. Henry Bessemer mudou a indústria do aço e muitas outras indústrias durante sua vida. Sua paixão e persistência são incutidas nos corações de inventores e criadores em todos os lugares. Henry foi criado em um mundo difícil e considerado quase destinado ao fracasso, mas esses desafios pareciam motivá-lo. O fato de ele ter superado e permitido que as provações fizessem algo grande de si mesmo é uma história e um legado do qual todos nós devemos tomar notas.

Se você é um criador ou inventor, podemos tomar a vida de Sir Henry como inspiração. Mesmo se você não planeja criar ou inventar a próxima grande novidade, não importa qual seja o amor da sua vida, você pode pegar as provações e tribulações que ele passou e usar como algo positivo e tornar seus pensamentos positivos .

Se alguém como Henry Bessemer mudou a indústria do aço, então em qual indústria você pode ter um impacto? Ele nasceu na adversidade e na pobreza, mas usou essas lutas como motivos para fazer algo de si mesmo. Na verdade, ele pegou as cartas que lhe deram e construiu algo com elas. Isso prova que qualquer um pode superar seus problemas e fazer a diferença no mundo, principalmente como inventor.

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O aço moderno é feito com tecnologia baseada no processo Bessemer. Na fabricação do primeiro lingote de aço, Bessemer disse:

Bessemer foi nomeado cavaleiro em 1879 por suas contribuições para a ciência. O "Processo Bessemer" para a produção em massa de aço foi batizado em sua homenagem. Andrew Carnegie avançou muito a indústria do aço na América depois de estudar o processo Bessemer e a indústria do aço britânica no final do século XIX.

Robert Mushet é creditado com a invenção do aço de tungstênio em 1868, e Henry Brearly inventou o aço inoxidável em 1916.


Do Guia do Graces

O processo Bessemer foi o primeiro processo industrial barato para a produção em massa de aço a partir do ferro-gusa fundido.

1855 O processo leva o nome de seu inventor, Henry Bessemer, que obteve a patente do processo em 1855.

Um processo semelhante foi alegado como tendo sido descoberto em 1851 por William Kelly. O processo também foi usado fora da Europa por centenas de anos, mas não em escala industrial. O princípio fundamental é a remoção de impurezas do ferro por oxidação, através do ar que é soprado através do ferro fundido. A oxidação também aumenta a temperatura da massa de ferro e a mantém derretida.

O processo é realizado em um grande recipiente de aço oval forrado com argila ou dolomita chamado conversor Bessemer. A capacidade de um conversor era de 8 a 30 toneladas de ferro fundido com uma carga normal em torno de 15 toneladas. No topo do conversor há uma abertura, geralmente inclinada para o lado em relação ao corpo do vaso, por onde o ferro é introduzido e o produto acabado é removido. A parte inferior é perfurada com vários canais chamados tuyères, através dos quais o ar é forçado para dentro do conversor. O conversor é girado em munhões para que possa ser girado para receber a carga, colocado na posição vertical durante a conversão e, em seguida, girado novamente para despejar o aço fundido no final.

O processo de oxidação remove impurezas como silício, manganês e carbono como óxidos. Esses óxidos escapam como gás ou formam uma escória sólida. O revestimento refratário do conversor também desempenha um papel na conversão - o revestimento de argila é usado no ácido Bessemer, no qual há baixo fósforo na matéria-prima. Dolomita é usada quando o conteúdo de fósforo é alto no Bessemer básico (revestimentos de calcário ou magnesita também são usados ​​às vezes em vez de dolomita) - isso também é conhecido como um conversor Gilchrist-Thomas, em homenagem a Sidney Gilchrist Thomas, que inventou um processo para lidar com o fósforo com a ajuda de seu primo, Percy Gilchrist & # 911 & # 93.

Para dar ao aço as propriedades desejadas, outras substâncias poderiam ser adicionadas ao aço fundido quando a conversão estivesse completa, como spiegeleisen (uma liga de ferro-carbono-manganês).

Quando o aço necessário foi formado, ele foi derramado em conchas e, em seguida, transferido para os moldes e a escória mais leve é ​​deixada para trás. O processo de conversão (chamado de "golpe") foi concluído em cerca de vinte minutos. Durante este período, o progresso da oxidação das impurezas foi julgado pelo aparecimento da chama saindo da boca do conversor: o uso moderno de métodos fotoelétricos de registro das características da chama tem auxiliado muito o soprador no controle da qualidade final do produto.

Após o golpe, o metal líquido foi recarburizado até o ponto desejado e outros materiais de liga são adicionados, dependendo do produto desejado.

Antes do processo Bessemer, a Grã-Bretanha não tinha um método prático para reduzir o teor de carbono do ferro-gusa. O aço era fabricado pelo processo reverso de adição de carbono ao ferro forjado sem carbono, geralmente importado da Suécia. O processo de fabricação, denominado processo de cimentação, consistia no aquecimento de barras de ferro forjado junto com carvão vegetal por períodos de até uma semana em uma longa caixa de pedra. Isso produziu bolhas de aço. Até 3 toneladas de coque caro eram queimadas para cada tonelada de aço produzida. Esse aço, quando laminado em barras, era vendido por £ 50 a £ 60 a tonelada longa. A parte mais difícil e trabalhosa do processo foi, no entanto, a produção de ferro forjado feita em forjas de acabamento na Suécia.

Este processo foi refinado em 1700 com a introdução da técnica de fabricação de cadinho de aço de Benjamin Huntsman, que acrescentou mais três horas de tempo de queima e grandes quantidades adicionais de coque.

Na fabricação de cadinhos de aço, as barras de aço da bolha foram quebradas em pedaços e derretidas em pequenos cadinhos, cada um contendo 20 kg ou mais. Isso produziu um cadinho de aço de maior qualidade e aumentou o custo. O processo Bessemer reduziu em cerca de ½ o tempo para fazer aço dessa qualidade, enquanto exigia apenas o coque necessário inicialmente para derreter o ferro-gusa. Os primeiros conversores Bessemer produziam aço por £ 7 a tonelada longa, embora o preço inicial fosse de cerca de £ 40 a tonelada.

Tanto Bessemer quanto Huntsman eram baseados na cidade de Sheffield. Sheffield tem uma reputação internacional na fabricação de aço, que data de 1740, quando Benjamin Huntsman descobriu a técnica do cadinho para a fabricação de aço, em sua oficina no distrito de Handsworth. Este processo teve um enorme impacto na quantidade e qualidade da produção de aço e só se tornou obsoleto, um século depois, em 1856, com a invenção de Henry Bessemer do conversor Bessemer, que permitiu a verdadeira produção em massa de aço. Bessemer mudou sua Bessemer Steel Co para Sheffield para estar no coração da indústria. O Kelham Island Museum da cidade ainda mantém um dos últimos exemplos do Reino Unido de um conversor Bessemer em funcionamento [de Workington, Cumbria] para exibição pública.

O processo Bessemer revolucionou o mundo. Antes de seu uso generalizado, o aço era muito caro para ser usado na maioria das aplicações, e o ferro forjado foi usado durante a Revolução Industrial. Após sua introdução, o aço e o ferro forjado tinham preços semelhantes e toda a manufatura se voltava para o aço.

O processo Bessemer era tão rápido (10-20 minutos para uma bateria) que permitia pouco tempo para a análise química ou ajuste dos elementos de liga no aço. Os conversores Bessemer não removeram o fósforo de forma eficiente do aço fundido, pois os minérios com baixo teor de fósforo se tornaram mais caros e os custos de conversão aumentaram. O processo só permitia a cobrança de uma quantidade limitada de sucata, aumentando ainda mais os custos, especialmente quando a sucata era barata. Certos tipos de aço eram sensíveis ao nitrogênio que fazia parte do jato de ar que passava pelo aço.


Assista o vídeo: The Bessemer Furnace