Načela elektromotora za lutke

Osnova elektromotora, istosmjerna i izmjenična, temelji se na amperskoj sili. Ako ne zavarate kako se to ispostavilo, onda ništa nikada neće biti nerazumljivo.

Sl. 1

PS U stvari, postoji vektorski proizvod i razlike, ali to su detalji, a mi imamo pojednostavljeni, poseban slučaj.

Smjer amperske sile određen je pravilom lijeve ruke.

Sl.2

Mentalno stavite lijevi dlan na gornju figuru i dobili smjer Amperove sile. Ona napne okvir sa strujom u tom položaju kao što je prikazano na slici 1. I ovdje se ništa neće okrenuti, okvir je u ravnoteži, stabilan.

A ako se okvir sa strujom rotira drugačije, tada će se to dogoditi:

Slika 3

Ovdje već nema ravnoteže, Amperova sila otvara suprotne zidove tako da se okvir počinje okretati. Pojavljuje se mehanička rotacija. To je osnova elektromotora, sama suština, zatim samo detalji.

Dalje.

Što će sada raditi okvir sa strujom na Slici 3? Ako je sustav savršen, bez trenja, očito će doći do oscilacija. Ako je prisutno trenje, tada oscilacije postupno vlaže, okvir sa strujom se stabilizira i postaje kao na slici 1.

Ali potrebna nam je stalna rotacija i to se može postići na dva bitno različita načina, a odatle dolazi do razlike između istosmjernih i električnih motora.

Metoda 1. Promjena smjera struje u okviru.

Ova metoda se koristi u istosmjernim motorima i njegovim potomcima.

Gledamo slike. Neka naš motor bude bez napajanja, a okvir sa strujom orijentiran nekako nasumično, kao što je ovaj, na primjer:

Sl. 4.1 Slučajno postavljeni okvir

Amperska sila djeluje na nasumično smješten okvir i počinje se okretati.

Slika 4.2

Tijekom kretanja, okvir doseže kut od 90 °. Trenutak (trenutak para sila ili moment rotacije) je maksimalan.

Slika 4.3

A sada okvir doseže položaj kada nema trenutka rotacije. A ako sada ne isključite struju, snaga Ampera će usporiti okvir, a na kraju poluokretanja okvira će se zaustaviti i početi se okretati u suprotnom smjeru. Ali ne treba nam.

Stoga napravimo škakljiv potez na slici 3 - mijenjamo smjer struje u okviru.

Fig.4.4

I nakon prelaska ovog položaja, okvir s promijenjenim smjerom struje više nije kočen, već se ubrzava.

Fig.4.5

A kad se okvir približi sljedećem položaju ravnoteže, ponovno mijenjamo struju.

Fig.4.6

A okvir se opet nastavlja ubrzavati tamo gdje trebamo.

I tako ispada stalna rotacija. Je li lijepa? Lijepo. Potrebno je samo promijeniti smjer trenutnih dva puta po revoluciji i čitavog posla.

I on to radi, tj. pruža promjenu trenutne posebne jedinice - četkica-skupljačka jedinica. U principu, on je organiziran na sljedeći način:

Slika 5

Slika je jasna i bez objašnjenja. Okvir trlja na jedan kontakt, pa na drugi i tako se mijenja struja.

Vrlo važna značajka jedinice sakupljača četkica je njezin mali resurs. Zbog trenja. Na primjer, ovdje je motor DPR-52-N1 - minimalno vrijeme rada od 1000 sati. Istodobno, radni vijek modernih bez četkica je veći od 10 000 sati, a AC motori (tamo također nema SHKU) više od 40 000 sati.

Post skripta. Pored standardnog istosmjernog motora (standardni, to znači s uređajem za skupljanje četkica), tu je i njegov razvoj: DC bez motora bez četkica (BDTT) i ventilski motor.

BDTT se razlikuje po tome što se struja tamo mijenja elektronički (tranzistori zatvoreni i otvoreni), a ventil je još strmiji, također mijenja struju, kontrolirajući trenutak. Općenito, BDTT s ventilom po složenosti usporediv je s električnim pogonom, jer ima sve vrste senzora položaja rotora (Hall senzori, na primjer) i složeni elektronički regulator.

Razlika između BDTT i ventila u obliku kontra-EMF-a. U BDT-u postoji trapez (gruba promjena), a u motoru ventila - sinusoid, glatkije znači.

Na engleskom jeziku BDT je ​​BLDC, a motor ventila je PMSM.

Metoda 2. Magnetski tok se rotira, tj. magnetsko polje.

Rotirajuće magnetsko polje dobiva se s izmjeničnom trofaznom strujom. Postoji stator.

Slika 6

I postoje 3 faze izmjenične struje.

Sl. 7

Između njih, naizgled 120 stupnjeva, električni stupnjevi.

Te su se tri faze smjestile u stator na poseban način tako da se međusobno geometrijski okreću za 120 °.

Sl. 8

A kad se primijeni trofazna snaga, rotirajući magnetsko polje dobiva se savijanjem magnetskih tokova iz tri namota.

Slika 9

Zatim rotirajuće magnetsko polje "pritisne" snagu Ampera na naš okvir i ono se okreće.

Ali postoje i razlike, dva različita načina.

Metoda 2a. Okvir se pokreće (sinkroni motor).

Pod naponom okvira dajemo (konstantno), okvir je izložen magnetskom polju. Sjećate se slike 1 od početka? Ovako postaje okvir.

Sl. 10 (Sl. 1)

Ali magnetsko polje se ovdje vrti, a ne samo visi. Što će okvir učiniti? Također će se okretati slijedeći magnetsko polje.

Oni (okvir i polje) rotiraju se istom frekvencijom ili sinkrono, pa se ti motori nazivaju sinkroni motori.

Metoda 2b. Okvir nije pokrenut (asinhroni motor).

Trik je u tome što se okvir ne hrani, uopće ne hrani. Samo zatvorena žica.

Kad počnemo okretati magnetsko polje, prema zakonima elektromagnetizma, u okviru se inducira struja. Iz ovog strujnog i magnetskog polja dobiva se amperska sila. Ali Amperova sila nastat će samo ako se okvir pomiče u odnosu na magnetsko polje (poznata priča s Amperovim eksperimentima i njegovim putovanjima u susjednu sobu).

Dakle, okvir će uvijek zaostajati za magnetskim poljem. A onda, ako se ona iz nekog razloga iznenada uhvati za njega, tada će nestati vrh sa polja, nestati struja, nestati sila Ampera i sve će nestati u potpunosti. Odnosno, u indukcijskom motoru okvir uvijek zaostaje za poljem i njihova frekvencija znači različita, to jest da se rotiraju asinkrono, stoga se motor naziva asinhroni.

Pogledajte i ovu temu: Kako su jednofazni asinhroni motori raspoređeni i rade?, Vrste električnih generatora, uređaj i njihov rad