เมทาดีน

เมทาไดน์เป็น เครื่องจักรไฟฟ้า กระแสตรง ที่มี แปรงถ่านสองคู่สามารถใช้เป็นเครื่องขยายสัญญาณหรือหม้อแปลงแบบหมุนได้ คล้ายกับไดนาโมแบบมีแปรงถ่านสามคู่แต่มีขดลวดควบคุมหรือ "ตัวปรับแรงดัน" เพิ่มเติม นอกจากนี้ยังคล้ายกับ แอม พลิไดน์ ยกเว้นว่าแอมพลิไดน์มีขดลวดชดเชยซึ่งหักล้างผลกระทบของฟลักซ์ที่เกิดจากกระแส โหลดอย่างสมบูรณ์ คำอธิบายทางเทคนิคคือ "เครื่องจักรไฟฟ้ากระแสตรงแบบครอสฟิลด์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จาก ปฏิกิริยา ของขดลวดอาร์มาเจอร์ " เมทาไดน์สามารถแปลงแรงดันอินพุต คงที่ ให้เป็นกระแสเอาต์พุตคงที่และแรงดันแปรผันได้

ประวัติศาสตร์

คำว่าmetadyneมาจากคำภาษากรีกที่หมายถึงการแปลงพลังงาน^{[ 1 ]}แม้ว่าเชื่อกันว่าชื่อนี้ถูกตั้งขึ้นโดย Joseph Maximus Pestarini ( ภาษาอิตาลี Giuseppe Massimo Pestarini) ในบทความที่เขาส่งให้กับการ ประกวด Montefiore International Contest ที่เมืองLiègeประเทศเบลเยียมในปี 1928 แต่เครื่องจักรประเภทที่อธิบายไว้นั้นเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่ทศวรรษ 1880 สิทธิบัตร ของอังกฤษฉบับแรกที่เป็นที่รู้จัก สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบครอสฟิลด์นั้นได้รับโดย AI Gravier แห่งปารีสในปี 1882 และสิทธิบัตรเพิ่มเติมอีกสองฉบับได้รับโดย E. Rosenberg ในปี 1904 และ 1907 ^{[ 2 ]}ต่อมา Rosenberg ได้เป็นหัวหน้าวิศวกรไฟฟ้าของMetropolitan-Vickersและเครื่องจักรของเขาผลิตครอสฟิลด์โดยการใช้ไฟฟ้าลัดวงจรกับชุดแปรงเพิ่มเติม^{[ 3 ]} M. Osnos ได้พิจารณาการจัดเตรียมเชิงปฏิบัติสำหรับเครื่องจักรดังกล่าวหลายเครื่องในปี พ.ศ. 2450 ^{[ 4 ]}และในปีเดียวกันนั้น Felton และ Guilleaume ได้รับสิทธิบัตรของอังกฤษ หมายเลข 26,607 ซึ่งอธิบายถึงขดลวดเสริม ขดลวดอาร์มาเจอร์ และคอมมิวเทเตอร์หลายตัว แม้ว่าจะอธิบายในแง่ทั่วไปก็ตาม เขายังระบุด้วยว่าสามารถใช้แปลงแรงดันไฟฟ้าคงที่ให้เป็นกระแสไฟฟ้าคงที่ได้^{[ 2 ]}สิทธิบัตรอื่นๆ ได้รับก่อนปี พ.ศ. 2453 โดยMather & Platt , Brown BovereiและBruce Peebles ^{[ 5 ]}

Pestarini ทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาทฤษฎีของเครื่องจักรดังกล่าวระหว่างปี 1922 ถึง 1930 แม้ว่าเขาจะมุ่งเน้นไปที่ลักษณะคงที่มากกว่าลักษณะไดนามิกก็ตาม^{[ 4 ]}เขาได้นำเสนอผลงานวิจัย 3 ชิ้นในหัวข้อนี้แก่Revue Générale de l'Electricitéในปี 1930 ^{[ 5 ]}ซึ่งรวมถึงการประยุกต์ใช้งานจริงบางประการ การประยุกต์ใช้งานหลักคือการใช้เอาต์พุตกระแสคงที่เพื่อควบคุมมอเตอร์ขับเคลื่อนในรถยนต์ไฟฟ้าและการทำงานของเครน ซึ่งเป็นสาขาที่เขามีประสบการณ์จริงจากการทดลองร่วมกับ บริษัท Alsthomในฝรั่งเศส^{[ 6 ]}ในปี 1930 เขาได้เดินทางไปอังกฤษ และบริษัท Metropolitan-Vickers ได้นำแนวคิดของเขาไปพัฒนาเป็นระบบที่ใช้งานได้จริง^{[ 4 ]}แตกต่างจากวิธีแก้ปัญหาของ Rosenberg Pestarini ซึ่งต่อมาได้เป็นศาสตราจารย์ที่ Istituto elettrotecnico nazionale Galileo Ferraris ในเมืองตูรินได้เชื่อมต่อแปรงเพิ่มเติมเข้ากับแหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อสร้างหม้อแปลงไฟฟ้าแบบเมตาไดน์^{[ 3 ]}เครื่องจักรทำงานเป็นเครื่องขยายแรงดันเป็นกระแสเนื่องจากฟลักซ์ที่เกิดจากกระแสไปยังโหลดจะต้านฟลักซ์ในวงจรควบคุม^{[ 4 ]}งานพัฒนาที่ Metropolitan-Vickers ในช่วงทศวรรษ 1930 นำโดยArnold Tustinและบริษัทถือครองสิทธิบัตรของอังกฤษสำหรับ Metadyne ^{[ 7 ]}

Pestarini ยังได้ไปเยือนสหรัฐอเมริกาในปี 1930 ด้วย แม้ว่าจะไม่มีบันทึกว่าระบบนี้ถูกนำไปใช้ที่นั่นก็ตาม วิศวกรของ General ElectricนำโดยErnst Alexandersonสนใจ แต่ได้ปรับเปลี่ยนการออกแบบโดยการเพิ่มขดลวดชดเชย ซึ่งจะหักล้างผลกระทบของฟลักซ์ที่เกิดจากกระแสโหลด ทำให้เครื่องจักรเปลี่ยนจากเครื่องขยายแรงดันเป็นกระแสเป็นเครื่องขยายแรงดันเป็นแรงดัน และพวกเขาเรียกแบบใหม่นี้ว่าAmplidyneค่าใช้จ่ายในการพัฒนาส่วนใหญ่ได้รับทุนจากสัญญาของกองทัพเรือสหรัฐฯ สำหรับการพัฒนาเครื่องกันโคลงแนวตั้ง ซึ่งใช้ในการปรับปรุงการเล็งและการยิงปืนบนเรือ^{[ 4 ]}ในช่วงเวลาเดียวกัน บริษัท Macfarlane Engineering Company ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองกลาสโกว์ ได้พัฒนาเครื่องจักรแบบครอสฟิลด์รุ่นหนึ่งขึ้นเองโดยอิสระ ซึ่งพวกเขาตั้ง^{ชื่อว่า} Magnicon [ ^{8 ]}

Pestarini ยื่นจดสิทธิบัตรเครื่องเมตาดีนในฝรั่งเศสเมื่อวันที่ 14 มกราคม พ.ศ. 2475 และยื่นต่อสำนักงานสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาเมื่อสิ้นปีเดียวกัน คือวันที่ 23 ธันวาคม สิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาได้รับการอนุมัติเมื่อวันที่ 30 มกราคม พ.ศ. 2477 ^{[ 9 ]}เขายื่นจดสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาฉบับที่สองสำหรับเครื่องที่ได้รับการปรับปรุงในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2489 ซึ่งได้รับการอนุมัติเมื่อวันที่ 10 มิถุนายน พ.ศ. 2495 ^{[ 10 ]}

การดำเนินการ

การจัดเรียงเครื่องจักรไฟฟ้ากระแสตรงแบบครอสฟิลด์เมตาไดน์สามแบบ และการสร้างแมกนิคอนของแมคฟาร์เลน

แผนภาพแสดงการจัดเรียงเครื่องเมตาไดน์สามแบบ ในทุกกรณี ขดลวดชดเชยถูกละเว้นเพื่อความชัดเจน การจัดเรียงแบบแรกแสดงถึงเครื่องครอสฟิลด์แบบหนึ่งรอบ ในเครื่อง DC ปกติ ผลของกระแสกระตุ้นจะสร้างฟลักซ์ (A1) ซึ่งจะสร้างฟลักซ์ควอดราเจอร์ซึ่งตั้งฉากกับฟลักซ์กระตุ้น เมื่อต่อแปรงควอดราเจอร์เข้าด้วยกัน กระแสจะเกิดขึ้นในอาร์มาเจอร์ และฟลักซ์ที่เกิดขึ้น (A2) จะตั้งฉากกับแกนควอดราเจอร์อีกครั้ง ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาอาร์มาเจอร์ซึ่งตรงข้ามกับการกระตุ้นดั้งเดิมโดยตรง คุณสมบัตินี้เป็นพื้นฐานของเครื่อง และไม่ขึ้นอยู่กับทิศทางการหมุน เมื่อปฏิกิริยาอาร์มาเจอร์ได้รับการชดเชยบางส่วนโดยขดลวดชดเชย ส่วนที่ไม่ได้รับการชดเชยของปฏิกิริยาอาร์มาเจอร์จะทำงานในลักษณะนี้^{[ 11 ]}เมื่อกระแสเอาต์พุตเพิ่มขึ้น มันจะยับยั้งผลของการกระตุ้น จนกระทั่งถึงสถานะที่มีการกระตุ้นเพียงพอที่จะรักษากระแสไว้ การเพิ่มขึ้นเพิ่มเติมใดๆ จะทำให้ฟลักซ์ที่รักษาการทำงานหายไป และกระแสจะคงที่โดยไม่คำนึงถึงความต้านทานของโหลดหรือแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำย้อนกลับที่เกิดขึ้นจากโหลด ดังนั้นเครื่องจักรจึงทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสคงที่ โดยที่กระแสเป็นสัดส่วนกับการกระตุ้น^{[ 12 ]}

แผนภาพที่สองแสดงให้เห็นเครื่องจักรที่ไม่มีขดลวดกระตุ้น แต่มีการต่อแรงดันคงที่เข้ากับแปรงควอดราเจอร์แทน ซึ่งจะสร้างฟลักซ์ที่คล้ายกับฟลักซ์ที่เกิดจากการหมุนของอาร์มาเจอร์ในฟลักซ์กระตุ้นในตัวอย่างแรก ดังนั้นการทำงานของเครื่องจักรจึงคล้ายคลึงกันมาก โดยกระแสเอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งฟลักซ์ที่เกิดขึ้นเกือบจะหักล้างฟลักซ์ที่เกิดจากแรงดันที่ป้อนเข้าไป ทัสตินได้แสดงให้เห็นว่ากำลังไฟฟ้าขาเข้าและขาออกเท่ากัน ดังนั้นเครื่องจักรจึงแปลงอินพุตแรงดันคงที่ให้เป็นเอาต์พุตกระแสคงที่ เช่นเดียวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมตาไดน์ หม้อแปลงเมตาไดน์สามารถชดเชยได้บางส่วน และจะยังคงทำงานเป็นอุปกรณ์กระแสคงที่จนกว่าการชดเชยจะเกิน 97 เปอร์เซ็นต์^{[ 13 ]}

แผนภาพที่สามแสดงให้เห็นเมตาไดน์ที่เชื่อมต่อกับมอเตอร์สองตัวแยกกัน และการจัดเรียงนี้มักใช้สำหรับการควบคุมมอเตอร์ขับเคลื่อนบนรถไฟไฟฟ้า การเชื่อมต่อในลักษณะนี้จะช่วยลดภาระที่มีประสิทธิภาพบนเมตาไดน์ และทำให้สามารถติดตั้งเครื่องจักรที่มีขนาดเล็กกว่าได้ เมตาไดน์ทำหน้าที่เป็น "บูสเตอร์บวกหรือลบ" หาก Vcc คือแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย และ V2 คือแรงดันไฟฟ้าขาออกของเมตาไดน์ แรงดันไฟฟ้ารวมที่คร่อมโหลดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 0 ถึง 2·Vcc เนื่องจาก V2 เปลี่ยนแปลงระหว่าง −Vcc และ +Vcc แม้ว่าระบบจะมีแนวโน้มที่จะเกิดความไม่สมดุลของกระแสในโหลดทั้งสองส่วน แต่สามารถแก้ไขได้โดยการเพิ่มขดลวดอนุกรมพิเศษ ซึ่งทำหน้าที่เหมือนความต้านทานวงจรเพิ่มเติม^{[ 14 ]}

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าโรเซนเบิร์ก

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า Rosenberg มีลักษณะคล้ายกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Metadyne มาก ทั้งในด้านโครงสร้างและการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้วจะไม่มีขดลวดชดเชย ดังนั้นปฏิกิริยาอาร์มาเจอร์ทั้งหมดจึงต่อต้านการกระตุ้นเริ่มต้น ชิ้นส่วนของวงจรแม่เหล็กมักจะไม่ได้เคลือบ ซึ่งทำให้เกิดความล่าช้าระหว่างการกระตุ้นและฟลักซ์ แต่เครื่องจักรเหล่านี้ใช้ในแอปพลิเคชันที่ไม่จำเป็นต้องตอบสนองอย่างรวดเร็ว การใช้งานหลักคือในรถไฟ ซึ่งขับเคลื่อนด้วยเพลา และใช้เพื่อให้แสงสว่างและการชาร์จแบตเตอรี่^{[ 15 ]}เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาจะอยู่ภายใต้ความเร็วที่แปรผันและการเปลี่ยนแปลงทิศทางการหมุน แต่คุณลักษณะของเครื่องจักรทำให้สามารถผลิตพลังงานที่มีประโยชน์ได้แม้ในความเร็วต่ำมาก ที่ความเร็วต่ำ แรงดันไฟฟ้าขาออกจะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว แต่ในไม่ช้าวงจรแม่เหล็กก็จะอิ่มตัว ส่งผลให้การเพิ่มขึ้นน้อยลงมากเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น เมื่อใช้ในวงจรที่มีแบตเตอรี่ที่ชาร์จจากเอาต์พุต มักจะต้องใช้ตัวเรียงกระแสหรือตัวตัดกระแสย้อนกลับเพื่อป้องกันการคายประจุของแบตเตอรี่ผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ความเร็วต่ำมาก หรือเมื่อรถไฟหยุด^{[ 16 ]}

แมกนิคอน

Magnicon ซึ่งพัฒนาโดย Macfarlane ในสกอตแลนด์ มีลักษณะคล้ายกับ Metadyne แต่ในขณะที่ Metadyne มีขดลวดอาร์มาเจอร์แบบสองขั้ว Magnicon มีขดลวดแบบสี่ขั้ว และบางครั้งก็เรียกว่า Metadyne ที่มีขดลวดอาร์มาเจอร์แบบสั้น มีการนำไปใช้งานรอกและเครื่องกว้านบนเรือ^{[ 17 ]}สเตเตอร์ของ Magnicon มีส่วนยื่นขั้วสี่ส่วน เว้นระยะห่าง 90 องศา และมีขั้วคู่หนึ่งที่ถูกกระตุ้น แปรงคู่หนึ่งที่อยู่บนแกนเดียวกันกับขั้วที่ถูกกระตุ้นจะลัดวงจร ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่แรงเคลื่อนแม่เหล็ก (MMF) ของกระแสไฟฟ้านี้จะกระทำต่อขั้วที่ไม่ถูกกระตุ้น ทำให้เกิดฟลักซ์ทำงาน (Φ) และแรงดันไฟฟ้าขาออก เช่นเดียวกับ Metadyne แบบเต็มช่วง ปฏิกิริยาของอาร์มาเจอร์ของกระแสไฟฟ้าขาออกจะต่างเฟสกัน 90 องศา ดังนั้นจึงต่อต้านการกระตุ้นดั้งเดิม^{[ 18 ]}ข้อดีเหนือกว่า Metadyne แบบปกติคือจำนวนขดลวดกระตุ้นและชดเชยลดลงครึ่งหนึ่งเหลือสองขดลวดต่อรอบ และระยะห่างของขดลวดที่สั้นลงส่งผลให้ส่วนที่ยื่นออกมาที่ปลายขดลวดน้อยลง อย่างไรก็ตาม การออกแบบนี้สร้างกระแสไฟฟ้าขณะไม่ได้ใช้งานในอาร์มาเจอร์ ซึ่งส่งผลให้เกิดการสูญเสีย และในเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ต้องใช้อินเตอร์โพล อินเตอร์โพลแต่ละตัวจะต้องติดตั้งขดลวดสองขด หนึ่งขดสำหรับแต่ละวงจรแปรงถ่าน Tustin โต้แย้งว่า Magnicon มีข้อได้เปรียบเพียงเล็กน้อยเหนือ Metadyne สำหรับเครื่องจักรขนาดเล็ก และสำหรับเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ต้องติดตั้งอินเตอร์โพล การวิเคราะห์ยังไม่เพียงพอที่จะตัดสินได้^{[ 19 ]}

การใช้งาน

เมทาไดน์ถูกนำมาใช้ในการควบคุมการเล็งปืนขนาดใหญ่และการควบคุมความเร็วในรถไฟฟ้าโดยเฉพาะรถไฟใต้ดินลอนดอนรุ่น O และ P ปัจจุบันได้ถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์โซลิดสเตท แล้ว

ระบบควบคุมการยึดเกาะ

ในช่วงต้นทศวรรษ 1930 รถไฟใต้ดินลอนดอนตระหนักถึงการพัฒนาอุปกรณ์เมตาไดน์ที่เกิดขึ้นที่บริษัทเมโทรโพลิแทน-วิคเกอร์ส และศักยภาพในการเบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืนมาได้ดังนั้น ก่อนที่จะตัดสินใจใช้ระบบที่ยังไม่เคยทดลองมาก่อน พวกเขาจึงสร้างขบวนรถทดสอบ โดยดัดแปลงรถไฟ 6 คันที่สร้างขึ้นระหว่างปี 1904 ถึง 1907 สำหรับรถไฟใต้ดินเมโทร โพลิ แทน งานนี้ดำเนินการที่โรงงานแอคตันในปี 1934 เนื่องจากหน่วยเมตาไดน์หนึ่งหน่วยสามารถใช้ควบคุมมอเตอร์ได้ 4 ตัว และรถไฟแต่ละคันมีมอเตอร์ 2 ตัว จึงได้จัดขบวนเป็นหน่วยสองคัน โดยมีห้องขับอยู่ที่ปลายทั้งสองด้าน โดยการเชื่อมต่อหน่วยเหล่านี้เข้าด้วยกัน ทำให้สามารถทดลองเดินรถไฟแบบสองคัน สี่คัน และหกคันได้ หน่วยเมตาไดน์มีน้ำหนักประมาณ 3 ตัน และประกอบด้วยเครื่องจักรหมุนสามเครื่อง ได้แก่ ตัวกระตุ้น ตัวควบคุม และเครื่องจักรเมตาไดน์จริง ซึ่งเชื่อมต่อกันทางกลไก ในทางไฟฟ้า แหล่งจ่ายไฟแรงดึงถูกป้อนเข้าสู่เครื่องจักร และเอาต์พุตจะป้อนมอเตอร์ โดยไม่จำเป็นต้องมีตัวต้านทานเริ่มต้น^{[ 20 ]}

รถไฟทดสอบวิ่งตลอดช่วงปี 1935 และ 1936 และได้ทดลองใช้บนรางไฟฟ้าเกือบทั้งหมดของสาย Metropolitan และสาย Districtเมื่อแนวคิดได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเชื่อถือได้ รถไฟก็ถูกนำไปใช้ในบริการผู้โดยสารด้วย นอกจากการเบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืนแล้ว ยังพบว่าการเร่งความเร็วราบรื่นเป็นพิเศษ เมื่อมีการตัดสินใจที่จะดำเนินการกับระบบใหม่นี้ในขบวนรถ O และ P รถไฟทดสอบก็ถูกถอดชิ้นส่วน และอุปกรณ์ถูกติดตั้งในหัวรถจักรแบตเตอรี่ สามคัน ^{[ 20 ]}ที่สร้างโดยบริษัท Gloucester Railway Carriage and Wagon Companyซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของรถเก้าคันที่จัดส่งระหว่างปี 1936 และ 1938 อุปกรณ์นี้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับหัวรถจักรแบตเตอรี่ เนื่องจากไม่มีความต้านทานการสตาร์ท ทำให้ลดปริมาณพลังงานที่สูญเสียไปเมื่อสตาร์ทและหยุดบ่อยครั้ง ที่ความเร็วต่ำ ระบบควบคุมแบบดั้งเดิมมักจะร้อนเกินไป แต่หัวรถจักรที่ติดตั้งเมทาไดน์สามารถลากขบวนรถที่มีน้ำหนัก 100 ตันเป็นระยะทางไกลที่ความเร็วต่ำเพียง3 ไมล์ต่อชั่วโมง (4.8 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)ได้โดยไม่มีปัญหา อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนของอุปกรณ์และความยากลำบากในการบำรุงรักษาเครื่องจักรเมทาไดน์ ส่งผลให้หัวรถจักรเหล่านี้ไม่ได้ถูกใช้งานอย่างเพียงพอ และถูกถอนออกเพื่อนำไปทำลายทิ้งในปี พ.ศ. 2520 ^[²¹^]

รถไฟรุ่น O Stock ผลิตออกมาจำนวน 116 คัน โดยจัดเป็นขบวน 58 ขบวน ขบวนละสองคัน การทดลองเริ่มด้วยขบวนสี่คันบนสายดิสทริกต์ ระหว่างถนนไฮสตรีทเคนซิงตันและสะพานพัตนีย์ในเดือนกันยายน ปี 1937 และขบวนหกคันเริ่มใช้งานบนสายแฮมเมอร์สมิธในเดือนมกราคม ปี 1938 มีปัญหาทางเทคนิคเกิดขึ้นบ้าง เนื่องจากความต้องการพลังงานจากระบบจ่ายไฟเมื่อรถไฟหกคันเริ่มวิ่ง และปริมาณพลังงานที่รถไฟดังกล่าวพยายามส่งกลับคืนสู่ระบบเมื่อใช้เบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืน ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขบางส่วนโดยการสั่งซื้อรถพ่วงเพิ่มอีก 58 คัน และเปลี่ยนขบวนสองคันแต่ละขบวนให้เป็นขบวนสามคัน โดยการเพิ่มรถพ่วงเข้าไปในขบวน จากนั้นจึงได้สั่งซื้อรถไฟรุ่น P Stock เพื่อมาแทนที่รถไฟบนสายเมโทรโพลิแทน แม้ว่ารถไฟรุ่น O และ P Stock จะสามารถต่อกันได้ แต่ชิ้นส่วนเมตาไดน์โดยเฉพาะนั้นไม่เหมือนกัน และไม่สามารถสลับเปลี่ยนกันได้ระหว่างรุ่นต่างๆ ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 สิ่งนี้ถือเป็นข้อเสียเปรียบอย่างร้ายแรง เนื่องจากเกิดความล้มเหลวหลายครั้งซึ่งต้องมีการซ่อมแซมอย่างกว้างขวาง จึงมีการตัดสินใจที่จะถอดอุปกรณ์ดังกล่าวออกและแทนที่ด้วยระบบมอเตอร์แคมแบบนิวแมติก (PCM) โดยใช้ตัวควบคุมสำรองจากรถไฟแบบท่อรุ่นปี 1938 รถไฟที่แปลงแล้วขบวนแรกเข้าประจำการเมื่อวันที่ 31 มีนาคม 1955 และรถไฟขบวนดังกล่าวได้รับการกำหนดชื่อใหม่เป็นรถไฟ CO/CP เนื่องจากมีรถจากทั้งสองชุด อุปกรณ์เมตาไดน์ทั้งหมดถูกเปลี่ยนใหม่ในภายหลัง^{[ 22 ]}

แม้จะมีข้อบกพร่องที่นำไปสู่การล่มสลาย แต่ระบบเมตาไดน์ที่นำมาใช้ในปี 1936 บนรถไฟ O Stock ก็เป็นระบบแรกของโลกที่ให้การเบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืนบนรถไฟฟ้าหลายตู้ การเร่งความเร็วราบรื่นกว่ารถไฟที่เปลี่ยนความต้านทานเริ่มต้น และเมื่อเบรก หน่วยเมตาไดน์จะส่งพลังงานกลับไปยังราง ซึ่งสามารถนำไปใช้กับรถไฟขบวนอื่นได้หากจำเป็น อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมไม่ได้เหมาะสมเสมอไป และสถานีย่อยไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับการสร้างพลังงานกลับคืน ซึ่งหมายความว่าบ่อยครั้งที่รถไฟจะเปลี่ยนไปใช้การเบรกแบบรีโอสแตติกซึ่งพลังงานจะถูกกระจายไปในชุดความต้านทาน น้ำหนักของอุปกรณ์ก็เป็นข้อเสียที่สำคัญเช่นกัน^{[ 1 ]}

การควบคุมอาวุธปืน

ในช่วงเวลาก่อนสงครามโลกครั้งที่สองมีความสนใจเพิ่มมากขึ้นในการควบคุมปืนด้วยพลังงาน แม้ว่าทางการทหารจะกังวลเกี่ยวกับการนำระบบที่ซับซ้อนมาใช้ซึ่งจะต้องได้รับการบำรุงรักษาในสนามรบก็ตาม อย่างไรก็ตาม ด้วยความเร็วของเครื่องบินที่เพิ่มขึ้น ความจำเป็นในการทำให้ไฟฉายค้นหา ปืนต่อต้านอากาศยาน และ ปืนใหญ่เรือ อเนกประสงค์เคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นเพื่อติดตามการเคลื่อนไหวของเครื่องบิน หมายความว่าการควบคุมด้วยพลังงานบางรูปแบบเป็นสิ่งจำเป็น วิศวกรต้องเผชิญกับปัญหาในการทำให้ชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่มีน้ำหนักมาก เช่น ปืนบนแท่นยึด ติดตามสัญญาณอินพุตได้อย่างราบรื่นและแม่นยำ โดยมีความล่าช้าน้อยมากระหว่างการเปลี่ยนแปลงในอินพุตและตำแหน่งจริงของแท่นปืน ปืนจะต้องเล็งไปที่เป้าหมายตลอดเวลา และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ถูกต้องเพื่อให้คงอยู่ในตำแหน่งนั้น^{[ 23 ]}

ผู้ควบคุมที่เป็นมนุษย์สามารถคาดการณ์ข้อผิดพลาดได้ และยังสามารถชดเชยความล่าช้าที่ทราบแล้วในการทำงานของระบบได้ การเลียนแบบพฤติกรรมนี้ทำได้แล้วสำหรับสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์และระบบไฟฟ้าเครื่องกลกำลังต่ำ แต่การควบคุมปืนนั้นอยู่ในระดับที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง โดยมีเครื่องจักรที่มีน้ำหนักหลายตันและมีแรงเฉื่อยมาก จำเป็นต้องเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงถึง 30 องศาต่อวินาที และความเร่ง 10 องศาต่อวินาที^²ในปี 1937 กองทัพเรือได้สั่งซื้อระบบควบคุมสำหรับปืนปอมปอมแปด ลำกล้องจากบริษัทเมโทรโพลิแทน วิคเกอร์ส เพสตารินีได้พัฒนาระบบที่คล้ายกันสำหรับกองทัพเรืออิตาลี การออกแบบดั้งเดิมใช้เมทาดีนตัวเดียวเพื่อจ่ายกระแสคงที่ให้กับขดลวดอาร์มาเจอร์ของมอเตอร์ที่ติดตั้งบนปืนหลายกระบอก จากนั้นแต่ละกระบอกจะถูกควบคุมโดยการปรับกระแสสนาม ด้วยตนเอง ทัสตินซึ่งเป็นผู้ออกแบบส่วนใหญ่ พบว่าระบบมีค่าคงที่เวลาขนาดใหญ่เนื่องจากความเหนี่ยวนำของขดลวดสนาม เพื่อปรับปรุงการตอบสนอง เขาจึงจ่ายกระแสคงที่ให้กับขดลวดสนาม และใช้ Metadyne ที่มีการชดเชยบางส่วนเพื่อควบคุมกระแสอาร์มาเจอร์ของมอเตอร์แต่ละตัว Tustin เปรียบเทียบ ระบบ ควบคุม Ward Leonard , Metadyne และ Amplidyne และยอมรับว่าแต่ละระบบมีข้อดี แต่เขาชื่นชอบ Metadyne มากกว่า เนื่องจากเขามีประสบการณ์หลายปีในการใช้งานในการควบคุมแรงดึง^[⁷^]

ดูเพิ่มเติม

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

ชื่อว่า

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[

[ 22 ]

[ 23 ]