Αρχές ηλεκτρικού κινητήρα για ανδρείκελα

Η βάση του ηλεκτροκινητήρα, συνεχούς ρεύματος και εναλλασσόμενου ρεύματος, βασίζεται στη δύναμη Αμπέρ. Εάν δεν καταπνίξετε πώς φαίνεται, τότε τίποτα δεν θα είναι ποτέ ακατανόητο.

Εικ. 1

P.S. Στην πραγματικότητα, υπάρχει ένα διάνυσμα προϊόν και διαφορές, αλλά αυτές είναι λεπτομέρειες, και έχουμε μια απλοποιημένη, ειδική περίπτωση.

Η κατεύθυνση της δύναμης αμπερού καθορίζεται από τον κανόνα του αριστερού χεριού.

Εικ.2

Τοποθετήστε πνευματικά την αριστερή παλάμη στο επάνω σχήμα και πάρτε την κατεύθυνση των δυνάμεων του Αμπέρ. Πληκτρολογεί τέντωμα του πλαισίου με το ρεύμα σε αυτή τη θέση όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Και τίποτα δεν θα γυρίσει εδώ, το πλαίσιο είναι ισορροπημένο, σταθερό.

Και αν το πλαίσιο με το ρεύμα περιστρέφεται διαφορετικά, τότε αυτό θα συμβεί:

Εικ.3

Δεν υπάρχει ισορροπία εδώ, η δύναμη Αμπέρ ξεδιπλώνει τα αντίθετα τοιχώματα έτσι ώστε το πλαίσιο να αρχίζει να περιστρέφεται. Εμφανίζεται η μηχανική περιστροφή. Αυτή είναι η βάση του ηλεκτροκινητήρα, η ίδια η ουσία, τότε μόνο οι λεπτομέρειες.

Επόμενο.

Τώρα τι θα κάνει το πλαίσιο με το ρεύμα στο Σχήμα 3; Εάν το σύστημα είναι τέλειο, χωρίς τριβή, τότε προφανώς θα υπάρχουν ταλαντώσεις. Εάν υπάρχει τριβή, τότε οι ταλαντώσεις βαθμιαία υγρές, το πλαίσιο με το ρεύμα σταθεροποιείται και γίνεται όπως στο σχήμα 1.

Αλλά χρειαζόμαστε συνεχή περιστροφή και μπορεί να επιτευχθεί με δύο θεμελιωδώς διαφορετικούς τρόπους και από εδώ προκύπτει η διαφορά μεταξύ DC και ηλεκτρικών κινητήρων.

Μέθοδος 1. Αλλάξτε την κατεύθυνση του ρεύματος στο πλαίσιο.

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος και τους απογόνους τους.

Παρακολουθούμε τις εικόνες. Αφήστε τον κινητήρα μας να απενεργοποιηθεί και το πλαίσιο με το ρεύμα να προσανατολιστεί κάπως τυχαία, όπως για παράδειγμα:

Εικ. 4.1 Τυχαία τοποθέτηση πλαισίου

Η δύναμη του Αμπέρ ενεργεί σε ένα τυχαία τοποθετημένο πλαίσιο και αρχίζει να περιστρέφεται.

Σχήμα 4.2

Κατά τη διάρκεια της κίνησης, το πλαίσιο φτάνει σε γωνία 90 °. Η στιγμή (στιγμή ενός ζεύγους δυνάμεων ή ροπής) είναι μέγιστη.

Σχήμα 4.3

Και τώρα το πλαίσιο φτάνει σε μια θέση όταν δεν υπάρχει στιγμή περιστροφής. Και αν δεν απενεργοποιήσετε το ρεύμα τώρα, η δύναμη του Ampere θα επιβραδύνει ήδη το πλαίσιο και στο τέλος μιας μισής στροφής το πλαίσιο θα σταματήσει και θα αρχίσει να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αλλά δεν το χρειαζόμαστε.

Επομένως, κάνουμε μια δύσκολη κίνηση στο σχήμα 3 - αλλάζουμε την κατεύθυνση του ρεύματος στο πλαίσιο.

Εικ.4.4

Και μετά τη διέλευση αυτής της θέσης, το πλαίσιο με την αλλαγή κατεύθυνσης ρεύματος δεν φρενάρει πλέον, αλλά επιταχύνει και πάλι.

Εικ.4.5

Και όταν το πλαίσιο πλησιάσει την επόμενη θέση ισορροπίας, αλλάζουμε ξανά το ρεύμα.

Εικ.4.6

Και το πλαίσιο συνεχίζει και πάλι να επιταχύνεται όπου χρειαζόμαστε.

Και έτσι αποδεικνύεται μια συνεχής περιστροφή. Είναι όμορφο; Ωραία. Είναι απαραίτητο μόνο να αλλάξετε την κατεύθυνση της τρέχουσας διπλάσιας περιστροφής και ολόκληρης της επιχείρησης.

Και το κάνει, δηλ. παρέχει μια αλλαγή της τρέχουσας ειδικής μονάδας - μονάδας συλλογής βούρτσας. Κατ 'αρχήν οργανώνεται ως εξής:

Εικ.5

Ο αριθμός είναι σαφής και χωρίς εξήγηση. Το πλαίσιο σκουπίζει σε μια επαφή, στη συνέχεια σε μια άλλη, και έτσι το ρεύμα αλλάζει.

Ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό της μονάδας συλλογής βούρτσας είναι ο μικρός πόρος της. Λόγω τριβής. Για παράδειγμα, εδώ είναι ο κινητήρας DPR-52-N1 - ο ελάχιστος χρόνος λειτουργίας 1000 ωρών. Ταυτόχρονα, η διάρκεια ζωής των σύγχρονων κινητήρων χωρίς ψήκτρες είναι πάνω από 10.000 ώρες, ενώ οι κινητήρες AC (δεν υπάρχουν επίσης SHKU) υπάρχουν περισσότερες από 40.000 ώρες.

Δημοσίευση σεναρίου. Εκτός από τον τυποποιημένο κινητήρα DC (στάνταρ, αυτό σημαίνει με μια μονάδα συλλογής βούρτσας), υπάρχει επίσης η εξέλιξή του: ένας κινητήρας DC χωρίς ψήκτρες (BDT) και ένας κινητήρας βαλβίδας.

Το BDTT διαφέρει από το ότι το ρεύμα αλλάζει ηλεκτρονικά (τα τρανζίστορ κοντά και ανοικτά) και η βαλβίδα είναι ακόμα πιο απότομη, αλλάζει επίσης το ρεύμα, ελέγχοντας τη στιγμή. Γενικά, τα BDTT με μια πολυπλοκότητα βαλβίδας είναι συγκρίσιμα με μια ηλεκτρική κίνηση, επειδή διαθέτουν όλα τα είδη αισθητήρων θέσης ρότορα (αισθητήρες Hall) και έναν πολύπλοκο ηλεκτρονικό ελεγκτή.

Η διαφορά μεταξύ του BDTT και του κινητήρα βαλβίδας με τη μορφή αντιστάθμισης EMF. Στο BDT υπάρχει ένα τραπεζοειδές (μια μεγάλη αλλαγή), και σε έναν κινητήρα βαλβίδας - ένα ημιτονοειδές, ένα ομαλότερο μέσο.

Στα αγγλικά, το BDT είναι BLDC και ο κινητήρας βαλβίδας είναι PMSM.

Μέθοδος 2. Η μαγνητική ροή περιστρέφεται, δηλ. μαγνητικό πεδίο.

Παρέχεται περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιώντας εναλλασσόμενο τριφασικό ρεύμα. Υπάρχει στάτορας.

Εικ.6

Και υπάρχουν 3 φάσεις εναλλασσόμενου ρεύματος.

Εικ. 7

Μεταξύ τους, προφανώς 120 μοίρες, ηλεκτρικοί βαθμοί.

Αυτές οι τρεις φάσεις τοποθετούνται στον στάτορα με έναν ειδικό τρόπο έτσι ώστε να περιστρέφονται γεωμετρικά κατά 120 ° το ένα προς το άλλο.

Εικ. 8

Και όταν εφαρμόζεται τριφασική ισχύς, ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο αποκτάται με αναδίπλωση μαγνητικών ροών από τις τρεις περιελίξεις.

Εικ. 9

Στη συνέχεια, το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο «πιέζει» τη δύναμη Αμπέρη στο πλαίσιο μας και περιστρέφεται.

Υπάρχουν όμως και διαφορές, δύο διαφορετικοί τρόποι.

Μέθοδος 2α. Το πλαίσιο τροφοδοτείται (σύγχρονος κινητήρας).

Δίνουμε μέσα στην τάση πλαισίου (σταθερή), το πλαίσιο είναι εκτεθειμένο στο μαγνητικό πεδίο. Θυμάστε το σχήμα 1 από την αρχή; Έτσι γίνεται το πλαίσιο.

Το Σχ. 10 (Σχήμα 1)

Αλλά το μαγνητικό πεδίο εδώ περιστρέφεται και όχι απλά κρέμεται. Τι θα κάνει το πλαίσιο; Θα περιστραφεί επίσης, ακολουθώντας το μαγνητικό πεδίο.

Αυτά (το πλαίσιο και το πεδίο) περιστρέφονται με την ίδια συχνότητα ή συγχρονισμένα, έτσι ώστε αυτοί οι κινητήρες ονομάζονται σύγχρονοι κινητήρες.

Μέθοδος 2β. Το πλαίσιο δεν τροφοδοτείται (ασύγχρονος κινητήρας).

Το τέχνασμα είναι ότι το πλαίσιο δεν τροφοδοτεί, δεν τροφοδοτεί καθόλου. Μόνο ένα σύρμα τόσο κλειστό.

Όταν αρχίζουμε να περιστρέφουμε το μαγνητικό πεδίο, σύμφωνα με τους νόμους του ηλεκτρομαγνητισμού, ένα ρεύμα προκαλείται στο πλαίσιο. Η δύναμη αμπερώματος λαμβάνεται από αυτό το ρεύμα και το μαγνητικό πεδίο. Αλλά η δύναμη του Αμπερέ θα προκύψει μόνο εάν το πλαίσιο κινείται σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο (μια γνωστή ιστορία με τα πειράματα του Αμπερού και τα ταξίδια του στο επόμενο δωμάτιο).

Έτσι, το πλαίσιο θα υστερεί πάντοτε πίσω από το μαγνητικό πεδίο. Κι έπειτα, αν για κάποιο λόγο ξαφνικά πιάσει μαζί του, τότε η άκρη από το πεδίο θα εξαφανιστεί, το ρεύμα θα εξαφανιστεί, η δύναμη του Αμπέρη θα εξαφανιστεί και όλα θα εξαφανιστούν εντελώς. Δηλαδή, σε έναν επαγωγικό κινητήρα, το πλαίσιο παραμένει πάντα πίσω από το πεδίο και η συχνότητά τους είναι διαφορετική, δηλαδή περιστρέφονται ασύγχρονα, επομένως ο κινητήρας ονομάζεται ασύγχρονος.

Δείτε επίσης σχετικά με αυτό το θέμα: Πώς είναι διευθετημένοι και λειτουργούν μονοφασικοί ασύγχρονοι κινητήρες;, Τύποι ηλεκτρικών γεννητριών, συσκευή και λειτουργία τους