Det er vanskelig å forestille seg hvordan den moderne verden ville sett ut uten en DC-elektrisk motor (og en AC-motor, forresten). Enhver moderne mekanisme er utstyrt med en elektrisk motor. Det kan ha et annet formål, men dets tilstedeværelse er som regel kritisk. Det forventes at DC-motorens rolle i nær fremtid bare vil øke. Allerede i dag, uten denne enheten, er det umulig å lage høykvalitets, pålitelig og stillegående utstyr med justerbare hastigheter. Men dette er nøkkelen til utviklingen av staten, og verdensøkonomien som helhet.
Fra historien til DC-motoren
Under eksperimenter i 1821 oppdaget den berømte vitenskapsmannen Faraday ved et uhell at en magnet og en strømførende leder på en eller annen måtepåvirke hverandre. Spesielt kan en permanent magnet forårsake rotasjon av en enkel strømførende lederkrets. Resultatene av disse eksperimentene ble brukt til videre forskning.
Allerede i 1833 skapte Thomas Davenport et modelltog med en liten elektrisk motor som var i stand til å kjøre det.
I 1838 ble det bygget en passasjerbåt for 12 seter i det russiske imperiet. Da denne elektriske motordrevne båten gikk mot strømmen langs Neva, forårsaket det en ekte eksplosjon av følelser i det vitenskapelige miljøet og ikke bare.
Hvordan en likestrømsmotor fungerer
Hvis du ser overfladisk på arbeidet, slik de gjør på skolen i fysikktimene, kan det virke som det ikke er noe komplisert i det. Men dette er bare ved første øyekast. Faktisk er vitenskapen om elektrisk kjøring en av de vanskeligste i syklusen av tekniske disipliner. Under driften av en elektrisk motor oppstår det en rekke komplekse fysiske fenomener som fortsatt ikke er fullt ut forstått og som er forklart av ulike hypoteser og antakelser.
I en forenklet versjon kan prinsippet for drift av en DC-motor beskrives som følger. En leder er plassert i et magnetfelt og en strøm går gjennom den. Videre, hvis vi vurderer lederens tverrsnitt, oppstår usynlige kraftkonsentriske sirkler rundt den - dette er et magnetfelt som dannes av strømmen i lederen. Som allerede nevnt er disse magnetfeltene usynlige for det menneskelige øyet. Men det er et enkelt triks som lar deg observere dem visuelt. Den enkleste måten er å lage et hull i kryssfiner eller et tykt ark som du kan føre ledningen gjennom. I dette tilfellet må overflaten nær hullet dekkes med et tynt lag fint spredt magnetisk metallpulver (fin sagflis kan også brukes). Når kretsen er lukket, stiller pulverpartiklene opp i form av magnetfeltet.
Egentlig er prinsippet for drift av en likestrømsmotor basert på dette fenomenet. En strømførende leder er plassert mellom nord- og sørpolen til en U-formet magnet. Som et resultat av samspillet mellom magnetiske felt, settes ledningen i bevegelse. Bevegelsesretningen avhenger av hvordan stolpene er plassert, og kan bestemmes nøyaktig av den såk alte gimlet-regelen.
Ampere Strength
Kraften som skyver en strømførende leder ut av feltet til en permanent magnet kalles Ampère-kraften - etter en kjent forsker av elektriske fenomener. Enheten for strøm er også oppk alt etter ham.
For å finne den numeriske verdien av denne kraften, må du multiplisere strømmen i den aktuelle lederen med dens lengde og med størrelsen (vektoren) til magnetfeltet.
Formelen vil se slik ut:
F=IBL.
Modell av den enkleste motoren
Grovt sett, for å bygge den mest primitive motoren, må du plassere en ramme av ledende materiale (tråd) i et magnetfelt og drive den med strøm. Rammen vil rotere til en viss vinkel og stoppe. Denne posisjonen på slangen til spesialister iområdet av den elektriske stasjonen kalles "død". Grunnen til stoppet er at magnetfeltene er så å si kompensert. Med andre ord, dette skjer når den resulterende kraften blir lik null. Derfor inkluderer DC-motorenheten ikke én, men flere rammer. I en ekte industriell enhet (som er installert på utstyr) kan det være veldig, veldig mange slike elementære kretser. Så når krefter balanseres på en ramme, bringer den andre rammen den ut av "stupor".
Funksjoner ved enheten til motorer med forskjellig kraft
Selv en person som er langt fra elektroteknikkens verden vil umiddelbart innse at uten en kilde til et konstant magnetfelt, er det rett og slett ikke snakk om noen DC-elektrisk motor. En rekke enheter brukes som slike kilder.
For DC-motorer med lav effekt (12 volt eller mindre), er en permanent magnet den ideelle løsningen. Men dette alternativet er ikke egnet for enheter med stor kraft og størrelse: magnetene vil være for dyre og tunge. Derfor, for likestrømsmotorer på 220 V eller mer, er det mer hensiktsmessig å bruke en induktor (feltvikling). For at induktoren skal bli en kilde til et magnetfelt, må den ha strøm.
Elektrisk motordesign
Generelt inkluderer utformingen av enhver likestrømsmotor følgende elementer:samler, stator og armatur.
Ankeret fungerer som et lagerelement for motorviklingen. Den består av tynne stålplater for elektriske formål med riller rundt omkretsen for å legge ledningen. Materialet til produksjon i dette tilfellet er veldig viktig. Som allerede nevnt brukes elektrisk stål. Denne typen materiale er preget av en stor kunstig dyrket kornstørrelse og mykhet (som et resultat av lavt karboninnhold). I tillegg består hele strukturen av tynne, isolerte plater. Alt dette tillater ikke parasittiske strømmer og forhindrer overoppheting av ankeret.
Statoren er en fast del. Den utfører rollen som magneten diskutert tidligere. For å demonstrere driften av en modellmotor i laboratoriet, for klarhet og en bedre forståelse av prinsippene, brukes en stator med to poler. Ekte industrimotorer bruker enheter med et stort antall polpar.
En kollektor er en bryter (kontakt) som leverer strøm til viklingskretsene til en DC-motor. Dens tilstedeværelse er strengt nødvendig. Uten den vil motoren gå rykkvis, ikke jevnt.
Utvalg av motorer
Det er ingen universalmotor som kan brukes i absolutt alle grener av teknologi og nasjonal økonomi og oppfyller alle kravene innen sikkerhet og pålitelighet under drift.
Du bør være veldig forsiktig når du velger en likestrømsmotor. Reparasjon er ekstremt vanskelig og dyrten prosedyre som kun kan utføres av kvalifisert personell. Og hvis designen og egenskapene til motoren ikke oppfyller kravene, vil betydelige midler bli brukt på reparasjoner.
Det er fire hovedtyper DC-motorer: børstede, inverter-, unipolare og universelle børstede DC-motorer. Hver av disse typene har sine egne positive og negative egenskaper. En kort beskrivelse av hver av dem bør gis.
DC børstede motorer
Det er et stort antall mulige måter å implementere motorer av denne typen på: én kollektor og et jevnt antall kretser, flere kollektorer og flere viklingskretser, tre kollektorer og samme antall viklingssvinger, fire kollektorer og to svingete svinger, fire samlere og fire kretser på anker, og til slutt - åtte samlere med anker uten ramme.
Denne motortypen er preget av komparativ enkel utførelse og produksjon. Det er av denne grunn at den har blitt kjent som en universalmotor, hvis anvendelse er svært omfattende: fra radiostyrte leketøysbiler til svært komplekse og høyteknologiske CNC-maskiner laget i Tyskland eller Japan.
Om invertermotorer
Generelt er denne motortypen veldig lik kollektoren og har de samme fordelene og ulempene. Den eneste forskjellen er i lanseringsmekanismen: den er merperfekt, som lar deg enkelt reversere hastigheten og justere rotorhastigheten. Dermed er ytelsen til denne typen likestrømsmotorer overlegen kollektormotorer i en rekke parametere.
Men hvis det er gevinst i noe, så vil det i noen ting være tap. Dette er en ubestridelig lov i universet. Så i dette tilfellet: overlegenhet er gitt av en ganske kompleks og lunefull teknikk, som ofte mislykkes. I følge erfarne spesialister er det ganske vanskelig å reparere DC-motorer av invertertype. Noen ganger kan til og med erfarne elektrikere ikke diagnostisere en feil i systemet.
Funksjoner til unipolare likestrømsmotorer
Operasjonsprinsippet forblir det samme og er basert på samspillet mellom lederens magnetiske felt med strømmen og magneten. Men strømlederen er ikke en ledning, men en skive som roterer på en akse. Strømmen tilføres som følger: en kontakt lukker på metallaksen, og den andre, gjennom den såk alte børsten, forbinder kanten av metallsirkelen. En slik motor, som man kan se, har en ganske kompleks design og svikter derfor ofte. Hovedapplikasjonen er vitenskapelig forskning innen feltet fysikk av elektrisitet og elektrisk drift.
Funksjoner til universelle kommutatormotorer
I prinsippet bærer ikke denne typen motorer noe nytt. Men den har en veldig viktig funksjon - evnen til å jobbe somfra DC-nettverket, og fra AC-nettverket. Noen ganger kan denne egenskapen spare betydelige penger på reparasjon og modernisering av utstyr.
Vekselstrømsfrekvens er strengt regulert og er 50 Hertz. Med andre ord endres bevegelsesretningen til negativt ladede partikler 50 ganger per sekund. Noen tror feilaktig at rotoren til en elektrisk motor også må endre rotasjonsretning (med klokken – mot klokken) 50 ganger i sekundet. Hvis dette var sant, ville enhver nyttig anvendelse av AC-elektriske motorer være utelukket. Hva skjer i virkeligheten: strømmen til armatur- og statorviklingene synkroniseres ved hjelp av de enkleste kondensatorene. Og derfor, når retningen til strømmen på armaturrammen endres, endres også retningen på statoren. Dermed roterer rotoren konstant i én retning.
Dessverre er effektiviteten til denne typen likestrømsmotorer mye lavere enn for inverter- og unipolare motorer. Derfor er bruken begrenset til ganske trange områder - hvor det er nødvendig å oppnå maksimal pålitelighet for enhver pris, uten å ta hensyn til driftskostnader (for eksempel militærteknikk).
sluttledd
Teknologi står ikke stille, og i dag konkurrerer mange vitenskapelige skoler rundt om i verden med hverandre og streber etter å skape en billig og økonomisk motor med høy effektivitet og ytelse. Kraften til DC-elektriske motorer vokser fra år til år, mens deresstrømforbruk.
Forskere spår at fremtiden vil avgjøres av elektrisk utstyr, og oljealderen vil ta slutt ganske snart.
