Nukkejen sähkömoottorin periaatteet

Sähkömoottorin perusta, sekä tasavirta että vaihtovirta, perustuu Ampere-voimaan. Jos et tukahduta miten se käy ilmi, mikään ei ole koskaan ymmärrettävää.

Kuvio 1

PS Itse asiassa on olemassa vektorituote ja erot, mutta nämä ovat yksityiskohtia, ja meillä on yksinkertaistettu erityistapaus.

Ampeerivoiman suunta määritetään vasemman käden säännöllä.

Kuvio 2

Aseta vasen kämmen henkisesti yläkuvioon ja saat Amperen voimien suunnan. Hän tyyppi venyttää kehystä virran ollessa tässä asennossa kuvan 1 mukaisesti. Eikä mikään kääntyä tänne, kehys on tasapainossa, vakaa.

Ja jos kehystä virran kanssa pyöritetään eri tavalla, niin tapahtuu seuraavaa:

Kuvio 3

Tässä ei ole jo tasapainoa, Ampere-voima avaa vastakkaiset seinät niin, että kehys alkaa pyöriä. Mekaaninen kierto tulee näkyviin. Tämä on sähkömoottorin perusta, ydin, sitten vain yksityiskohdat.

Seuraava.

Mitä nyt kuvan 3 virtakehys tekee? Jos järjestelmä on täydellinen, ilman kitkaa, niin ilmeisesti tapahtuu värähtelyjä. Jos on kitkaa, värähtelyt vähitellen kosteutuvat, kehys, jolla on virta, vakiintuu ja muuttuu kuten kuvassa 1.

Tarvitsemme kuitenkin jatkuvaa kiertoa, ja se voidaan saavuttaa kahdella täysin eri tavalla, ja tästä lähtien ero syntyy tasavirta- ja sähkömoottoreiden välillä.

Menetelmä 1. Muuta kehyksen virran suuntaa.

Tätä menetelmää käytetään tasavirtamoottoreissa ja niiden jälkeläisissä.

Katsomme kuvia. Annetaan moottorillemme kytkeä virta pois päältä ja kehys virralla suunnataan jotenkin satunnaisesti, kuten tämä:

Kuva 4.1 Satunnaisesti sijoitettu kehys

Amperevoima vaikuttaa satunnaisesti sijaitsevaan kehykseen ja se alkaa pyöriä.

Kuva 4.2

Liikkeen aikana kehys saavuttaa 90 ° kulman. Hetki (voimaparin tai pyörimismomentin momentti) on suurin.

Kuva 4.3

Ja nyt kehys saavuttaa aseman, jossa ei ole pyörimismomenttia. Ja jos et katkaise virtaa nyt, Ampere-voima hidastaa jo kehystä ja puoli kierroksen lopussa kehys pysähtyy ja alkaa pyöriä vastakkaiseen suuntaan. Mutta me emme tarvitse sitä.

Siksi teemme vaikean liikkeen kuvassa 3 - muutamme kehyksen virran suuntaa.

Fig.4.4

Ja tämän aseman ylittämisen jälkeen kehystä, jolla on muuttunut nykyinen suunta, ei enää jarruteta, vaan kiihdytetään uudelleen.

Fig.4.5

Ja kun kehys lähestyy seuraavaa tasapainotilaa, muutamme virtaa uudelleen.

Fig.4.6

Ja kehys taas kiihtyy edelleen, kun meidän on.

Ja niin osoittautuu jatkuva kierto. Onko se kaunis? Kauniisti. On tarpeen muuttaa vain nykyisen kaksi kertaa kohti vallankumousta ja koko liiketoimintaa.

Ja hän tekee sen, ts. tarjoaa nykyisen erikoisyksikön - harjakeräinyksikön - vaihdon. Periaatteessa se on järjestetty seuraavasti:

Kuvio 5

Luku on selkeä ja ilman selityksiä. Kehys hankaa yhden koskettimen, sitten toisen ja niin virta muuttuu.

Harjakeräinyksikön erittäin tärkeä ominaisuus on pieni resurssi. Kitkan takia. Tässä on esimerkiksi DPR-52-N1 -moottori - minimikäyttöaika 1000 tuntia. Samanaikaisesti nykyaikaisten harjattomien moottorien käyttöikä on yli 10 000 tuntia, ja vaihtovirtamoottoreiden (ei myöskään ole SHKU) käyttöaika on yli 40 000 tuntia.

Lähetä komentosarja. Tavanomaisen tasavirtamoottorin (vakiona, tämä tarkoittaa harjakeräinyksikköä) lisäksi on olemassa sen kehitys: harjaton DC-moottori (BDTT) ja venttiilimoottori.

BDTT eroaa siinä, että siellä oleva virta muuttuu sähköisesti (transistorit sulkeutuvat ja aukeavat), ja venttiili on vielä jyrkempi, se muuttaa myös virtaa säätämällä hetkeä. Yleensä BDT, jonka venttiili on monimutkainen, on verrattavissa sähkökäyttöön, koska siinä on kaikenlaisia ​​roottorin asennon antureita (esimerkiksi Hall-antureita) ja monimutkainen elektroninen ohjain.

Ero BDTT: n ja venttiilimoottorin välillä vasta-EMF: n muodossa. BDT: ssä on trapetsoidi (bruttomuutos) ja venttiilimoottorissa - sinimuoto, tasaisempi väline.

Englanniksi, BDT on BLDC ja venttiilimoottori on PMSM.

Menetelmä 2. Magneettivuota pyöritetään, ts. magneettikenttä.

Pyörivä magneettikenttä saadaan käyttämällä vaihtuvaa kolmivaihevirtaa. Siellä on staattori.

Kuvio 6

Ja vaihtovirralla on 3 vaihetta.

Kuva 7

Niiden välillä, ilmeisesti 120 astetta, sähköastetta.

Nämä kolme vaihetta asetetaan staattoriin erityisellä tavalla siten, että ne kiertyvät geometrisesti 120 ° toisiaan kohti.

Kuva 8

Ja sitten, kun kolmivaiheista tehoa käytetään, pyörivä magneettikenttä saadaan taittamalla kolmen käämin magneettivuot.

Kuva 9

Seuraavaksi pyörivä magneettikenttä “painaa” kehykseen kohdistuvaa Ampere-voimaa ja se pyörii.

Mutta on myös eroja, kahdella eri tavalla.

Menetelmä 2a. Kehys saa virtansa (synkronimoottori).

Annamme kehyksen jännitteelle (vakio) kehykset, kehys altistetaan magneettikentälle. Muistatko kuvan 1 alusta alkaen? Näin kehyksestä tulee.

Kuva 10 (kuva 1)

Mutta magneettikenttä täällä pyörii, eikä vain roikkuu. Mitä kehys tekee? Se pyörii myös magneettikentän seurauksena.

Ne (kehys ja kenttä) pyörivät samalla taajuudella tai synkronisesti, joten näitä moottoreita kutsutaan synkronimoottoreiksi.

Menetelmä 2b. Kehykseen ei saa virtaa (asynkroninen moottori).

Temppu on, että kehys ei syötä, ei syötä ollenkaan. Vain lanka niin kiinni.

Kun alamme kiertää magneettikenttää, sähkömagneettisten lakien mukaan, kehykseen indusoidaan virta. Tästä virrasta ja magneettikentästä saadaan ampeerivoima. Mutta Amperen voima syntyy vain, jos kehys liikkuu suhteessa magneettikentään (tunnettu tarina Amperen kokeiluilla ja hänen matkoillaan seuraavaan huoneeseen).

Joten kehys jää aina magneettikentän jälkeen. Ja sitten, jos hän jostakin syystä kiinni yhtäkkiä hänen kanssaan, niin kärki kentältä katoaa, virta katoaa, Amperen voima katoaa ja kaikki katoaa kokonaan. Eli induktiomoottorissa kehys jää aina kentän taakse ja niiden taajuuskeinot eroavat toisistaan, ts. Ne pyörivät asynkronisesti, joten moottoria kutsutaan asynkroniseksi.

Katso myös tästä aiheesta: Kuinka yksivaiheiset asynkroniset moottorit järjestetään ja toimivat?, Sähkögeneraattorien tyypit, laitteet ja niiden toiminta