Frank Julian Sprague (25 de julho de 1857 – 25 de outubro de 1934) foi um inventor americano que contribuiu para o desenvolvimento do motor elétrico, ferrovias elétricas e elevadores elétricos. Suas contribuições foram especialmente importantes para promover o desenvolvimento urbano, aumentando o tamanho que as cidades poderiam razoavelmente atingir (através de melhores transportes) e permitindo maior concentração de negócios em seções comerciais (através do uso de elevadores elétricos em arranha-céus). Ele se tornou conhecido como o "pai da tração elétrica". Demonstrando aptidão para ciências e matemática, Sprague conseguiu uma nomeação para a Academia Naval dos EUA em 1874 e, após se formar em 1878 e passar 2 anos no mar, renunciou para seguir sua carreira em engenharia elétrica.
Início da vida e educação Sprague nasceu em Milford, Connecticut, em 1857, filho de David Cummings Sprague e Frances Julia King Sprague, uma professora. Sua mãe morreu quando ele tinha dez anos, e ele foi enviado por seu pai para morar com uma tia em Nova York. Ele estudou na Drury High School em North Adams, Massachusetts, e se destacou em matemática. Depois de se formar no ensino médio, Sprague foi para Springfield, Massachusetts, para fazer um exame de admissão para West Point, mas de forma inesperada estava fazendo o exame de admissão de quatro dias para a Academia Naval dos Estados Unidos em Annapolis, Maryland. Ele obteve a pontuação mais alta (doze outros fizeram o exame) e, para ir para a escola, precisou pedir dinheiro emprestado. Um empreiteiro local e um banco lhe emprestaram quatro mil dólares, e ele viajou para Maryland. Lá, ele se formou em sétimo lugar (de trinta e seis) na turma de 1878.
Carreira
Marinha dos Estados Unidos, inventor alt=Frank J. Sprague, notes on seamanship, with drawings of sailboat parts, and electrical equipment, 1878-1880|miniaturadaimagem|Notas sobre náutica, com desenhos de partes de veleiros e equipamentos elétricos, por Frank J. Sprague, 1878-1880 Ele foi comissionado como guardinha na Marinha dos Estados Unidos. Durante seu serviço naval subsequente, ele serviu primeiro no USS Richmond e depois no USS Minnesota. Enquanto estava na Ásia, Sprague escreveu histórias que enviou para o Boston Herald. Enquanto seu navio estava em Newport, Rhode Island, em 1881, Sprague inventou o tipo invertido de dínamo. Depois de ser transferido para o USS Lancaster, o navio-almirante da Esquadra Europeia, ele instalou o primeiro sistema elétrico de campainha de chamada em um navio da Marinha dos Estados Unidos. Sprague tirou licença para participar da Exposição Internacional de Eletricidade de 1881 em Paris e da Exposição do Crystal Palace em Sydenham, Inglaterra, em 1882, onde foi membro do júri de premiação para motores a gás, dínamos e lâmpadas.
Engenheiro para Edison Em 1883, Edward H. Johnson, um associado de negócios de Thomas Edison, convenceu Sprague a renunciar à sua comissão naval para trabalhar para Edison. Sprague, que começou com um salário de $ 2 500, não ficou satisfeito nem com seu salário nem com suas atribuições. Sprague queria se concentrar em motores, enquanto os motores entediavam Edison, que estava consumido em fazer sua iluminação incandescente funcionar. Edison enviou Sprague para administrar os departamentos de construção onde Edison havia construído usinas centrais de energia para seus sistemas de iluminação em Sunbury, Pensilvânia, e Brockton, Massachusetts.
Sprague fez um trabalho importante para Edison, incluindo a correção do sistema de redes principais e alimentadores de Edison para distribuição em usinas centrais.
Em 1884, ele decidiu que seus interesses na exploração da eletricidade estavam em outro lugar e deixou Edison para fundar a Sprague Electric Railway & Motor Company.
Pioneiro elétrico Em 1886, a empresa de Sprague havia introduzido duas invenções importantes: um motor de velocidade constante, sem faíscas, com escovas fixas, e frenagem regenerativa, um método de frenagem que usa o motor de acionamento para devolver energia ao sistema de alimentação principal. Seu motor foi o primeiro a manter velocidade constante sob carga variável. Ele foi imediatamente popular e endossado por Edison como o único motor elétrico prático disponível. Seu sistema de frenagem regenerativa foi importante no desenvolvimento do trem elétrico e do elevador elétrico.
Bondes elétricos direita|miniaturadaimagem|300x300px|Cartão-postal dos bondes elétricos do Richmond Union Passenger Railway em Richmond, Virgínia, em 1923, duas gerações depois que Frank J. Sprague demonstrou com sucesso seu novo sistema nas colinas em 1888. O cruzamento mostrado é na 8th & Broad Streets. As invenções de Sprague incluíram várias melhorias em projetos para sistemas de bondes elétricos que coletam eletricidade de linhas aéreas.Middleton, William D. (1966). The Time of the Trolley, pp. 63–73. Milwaukee: Kalmbach Publishing. . Ele melhorou os projetos de uma haste de captação com mola que havia sido desenvolvida em 1885 por Charles Van Depoele, criou uma montagem muito melhorada para motores de bonde e melhores projetos de engrenagens, e provou que a frenagem regenerativa era prática. Depois de testar seu sistema de bonde no final de 1887 e início de 1888, Sprague instalou o primeiro grande sistema de bonde elétrico de sucesso – o Richmond Union Passenger Railway em Richmond, Virgínia, que começou a operação de passageiros em 2 de fevereiro de 1888. Há muito tempo um obstáculo ao transporte, as colinas de Richmond incluíam inclinações de mais de 10% e foram um excelente campo de provas para a aceitação de sua nova tecnologia em outras cidades, em contraste com os bondes de cabo, que na época subiam as inclinações mais íngremes de Nob Hill em São Francisco.
No verão de 1888, Henry M. Whitney da West End Street Railway em Boston testemunhou a partida simultânea de vários bondes em uma única fonte de energia e se inscreveu para a conversão. Em janeiro de 1889, Boston já tinha seus primeiros bondes elétricos – que seriam os primeiros das Américas a ir para o subsolo, cerca de oito anos depois, como o Tremont Street Subway – e que se tornaram tão populares e notáveis que o poeta Oliver Wendell Holmes compôs um verso sobre a nova tecnologia da haste de captação e a sapata de contato com faíscas em seu ápice: Desde então, em muitos carros você verá Um cabo de vassoura tão simples quanto pode ser; Em cada cabo há uma bruxa montada— A corda que você vê na perna dela está amarrada.Dentro de um ano, a energia elétrica começou a substituir os mais caros bondes puxados por cavalos em muitas cidades. Em 1889, 110 ferrovias elétricas incorporando equipamentos de Sprague haviam sido iniciadas ou planejadas em vários continentes. Em 1890, Edison, que fabricava a maior parte dos equipamentos de Sprague, comprou sua participação, e Sprague voltou sua atenção para os elevadores elétricos. No entanto, ele continuou interessado no uso da eletricidade para o transporte urbano e propôs uma grande expansão do Metrô de Londres em 1901.O artigo foi reimpresso na época como um livreto, agora raro
O sistema de fornecimento elétrico de Sprague foi uma grande vantagem em relação às primeiras linhas aéreas bipolares em forma de U, em uso diário desde 1883 no Mödling and Hinterbrühl Tram.
Elevadores elétricos Enquanto eletrificava os bondes de Richmond, o aumento da capacidade de passageiros e da velocidade deu a Sprague a noção de que resultados semelhantes poderiam ser alcançados no transporte vertical – elevadores elétricos. Ele viu que aumentar a capacidade dos poços dos elevadores não apenas economizaria o tempo dos passageiros, mas também aumentaria os ganhos dos edifícios altos, com a altura limitada pelo espaço total ocupado nos poços por elevadores hidráulicos lentos.
Em 1892, Sprague fundou a Sprague Electric Elevator Company. Trabalhando com Charles R. Pratt, ele desenvolveu o Sprague-Pratt Electric Elevator, o primeiro dos quais foi instalado no Postal Telegraph Building em 1894. A empresa desenvolveu controle de andar, elevadores automáticos, controle de aceleração de segurança de cabines e vários elevadores de carga. O elevador Sprague-Pratt funcionava mais rápido e com cargas maiores do que os elevadores hidráulicos ou a vapor, e 584 elevadores foram instalados em todo o mundo. Sprague vendeu sua empresa para a Otis Elevator Company em 1895. miniaturadaimagem|Sprague Electric Company, 1898
Controles de trens em múltiplas unidades A experiência de Sprague com elevadores elétricos o levou a criar um sistema de múltiplas unidades para operação ferroviária elétrica, que acelerou o desenvolvimento da tração elétrica. No sistema de múltiplas unidades, cada carro do trem carrega motores de tração elétricos. Por meio de relés energizados por fios de linha de trem, o maquinista (ou motorneiro) comanda todos os motores de tração do trem para agirem juntos. Para trens mais leves, não há necessidade de locomotivas, de modo que cada carro do trem pode gerar receita. Onde locomotivas são usadas, uma pessoa pode controlar todas elas.
O primeiro pedido de múltiplas unidades de Sprague foi da South Side Elevated Railroad (a primeira de várias ferrovias elevadas localmente conhecidas como "L") em Chicago, Illinois. Esse sucesso foi rapidamente seguido por contratos substanciais de múltiplas unidades em Brooklyn, Nova York, e Boston, Massachusetts.
Nova York: Grand Central, elevadores em arranha-céus De 1896 a 1900, Sprague serviu na Comissão para Eletrificação de Terminais da New York Central Railroad, incluindo a Grand Central Station em Nova Iorque, onde projetou um sistema de controle automático de trens para garantir a conformidade com os sinais ao lado dos trilhos. Ele fundou a Sprague Safety Control & Signal Corporation para desenvolver e construir este sistema. Juntamente com William J. Wilgus, ele projetou o sistema de terceiro trilho de contato inferior Wilgus-Sprague usado pelas ferrovias que levam ao Grand Central Terminal.Cudahy, Brian J. (2003). A Century of Subways: Celebrating 100 Years of New York's Underground Railways. New York: Fordham University Press. p. 202. ISBN 9780823222957
Durante a Primeira Guerra Mundial, Sprague serviu no Naval Consulting Board. Em seguida, na década de 1920, ele criou um método para operar com segurança dois elevadores independentes, local e expresso, em um único poço, para economizar espaço. Ele vendeu este sistema, juntamente com sistemas para ativar os sistemas de segurança dos elevadores quando a aceleração ou a velocidade se tornassem muito altas, para a Westinghouse Company.
Legado Os desenvolvimentos de Sprague na tração elétrica permitiram que as cidades crescessem mais, enquanto seu desenvolvimento do elevador permitiu uma maior concentração em suas seções comerciais e aumentou a lucratividade dos edifícios comerciais. As invenções de Sprague tornaram possíveis os modernos sistemas de light rail e trânsito rápido, que ainda hoje funcionam com os mesmos princípios.
O icônico material rodante Sprague-Thomson do Metrô de Paris, em serviço de 1908 a 1983, ainda é referido hoje como ("trens Sprague").
Os motores de Sprague foram usados tão longe quanto no Porto de Sydney, na Austrália. Um motor elétrico Lundell de cinco cavalos de potência usado no Cockatoo Island Dockyard entre 1900 e 1980 está agora na coleção do National Museum of Australia em Camberra. Five-horsepower Lundell electric motor with "Sprague Electric Co. USA Lundell motor, pat. dates: Aug 30, 1892, Sept. 26, 1893, Aug 3 1897. No. 180 96 H Edge and Edge Sydney" on bronze plates
Prêmios e reconhecimento miniaturadaimagem|Apresentação da primeira Medalha Franklin na Filadélfia em 1915; Sprague está imediatamente atrás de Thomas Edison