Принципи на електродвигателя за манекени

Основата на електродвигателя, както постоянен, така и променлив ток, се основава на сила на Ампер. Ако не задушите как се оказва, тогава никога нищо няма да бъде неразбираемо.

Фиг

PS Всъщност има векторен продукт и диференциали, но това са подробности и имаме опростен, специален случай.

Посоката на силата на ампера се определя от правилото на лявата ръка.

Фиг.2

Умствено сложете лявата длан върху горната фигура и вземете посоката на силите на Ампер. Тя изпъва рамката с тока в това положение, както е показано на фиг. И тук няма да се обърне нищо, рамката е в баланс, стабилна.

И ако рамката с тока се завърти по различен начин, това ще се случи:

Фигура 3

Тук вече няма равновесие, силата на Ампер разгръща противоположните стени, така че рамката започва да се върти. Появява се механичното завъртане. Това е основата на електродвигателя, самата същност, а след това само детайлите.

Напред.

Сега какво ще прави рамката с ток на фиг. 3? Ако системата е перфектна, без триене, тогава очевидно ще има колебания. Ако има триене, тогава трептенията постепенно се овлажняват, рамката с ток се стабилизира и става както на фиг.

Но имаме нужда от постоянно въртене и то може да бъде постигнато по два коренно различни начина и от тук разликата възниква между постояннотокови и електрически двигатели.

Метод 1. Промяна на посоката на тока в рамката.

Този метод се използва в двигатели с постоянен ток и неговите потомци.

Гледаме снимките. Нека двигателят ни да се дезактивира и рамката с тока да е ориентирана някак случайно, като това например:

Фиг. 4.1 Рамка на случаен принцип

Амперната сила действа върху произволно разположена рамка и тя започва да се върти.

Фигура 4.2

По време на движение рамката достига ъгъл от 90 °. Моментът (моментът на двойка сили или въртящ момент) е максимален.

Фигура 4.3

И сега рамката достига позиция, когато няма момент на въртене. И ако сега не изключите тока, силата на Ампер вече ще забави рамката и в края на половината завъртане рамката ще спре и ще започне да се върти в обратна посока. Но ние не ни трябват.

Затова правим труден ход на фиг. 3 - променяме посоката на тока в рамката.

Fig.4.4

И след като пресече тази позиция, рамката с променената посока на тока вече не се спира, а се ускорява отново.

Fig.4.5

И когато рамката се приближи до следващото равновесно положение, ние отново променяме тока.

Fig.4.6

И рамката отново продължава да се ускорява там, където трябва.

И така се оказва постоянно въртене. Красиво ли е? Красиво. Необходимо е само да промените посоката на сегашните два пъти на революция и целия бизнес.

И той го прави, т.е. осигурява промяна на текущия специален блок - четка-колектор. По принцип тя се организира по следния начин:

Фигура 5

Цифрата е ясна и без обяснение. Рамката се трие върху един контакт, след това върху друг и така текущият се променя.

Много важна характеристика на устройството за събиране на четки е неговият малък ресурс. Поради триенето. Например тук е двигателят DPR-52-N1 - минималното време за работа от 1000 часа. В същото време експлоатационният живот на съвременните безчеткови двигатели е повече от 10 000 часа, а двигателите с променлив ток (там също няма SHKU) повече от 40 000 часа.

Post Script. В допълнение към стандартния постояннотоков двигател (стандартен, това означава с колектор с четка-колектор), има и неговото развитие: безчетков постоянен двигател (BDT) и двигател с клапа.

BDTT се различава по това, че токът там се променя електронно (транзисторите са затворени и отворени), а клапанът е още по-стръмен, той също променя тока, контролирайки момента. По принцип BDTT с клапан по сложност е сравним с електрическо задвижване, тъй като има всички видове сензори за положение на ротора (сензори на Хол например) и сложен електронен контролер.

Разликата между BDTT и двигателя на клапана под формата на контра-EMF. В BDT има трапец (груба промяна), а в двигател на клапана - синусоид, по-гладко средство.

На английски BDT е BLDC, а моторът на клапана е PMSM.

Метод 2. Магнитният поток се завърта, т.е. магнитно поле.

Получава се въртящо се магнитно поле с помощта на променлив трифазен ток. Има статор.

Фигура 6

И има 3 фази на променлив ток.

Фиг. 7

Между тях, очевидно 120 градуса, електрически градуси.

Тези три фази се поставят в статора по специален начин, така че да се завъртат геометрично на 120 ° една спрямо друга.

Фиг. 8

И тогава, когато се прилага трифазна мощност, се получава въртящо се магнитно поле чрез сгъване на магнитни потоци от трите намотки.

Фиг. 9

След това въртящото се магнитно поле „притиска“ силата на Ампер върху нашата рамка и тя се върти.

Но има и разлики, два различни начина.

Метод 2а. Рамката се захранва (синхронен двигател).

Ние даваме средства на рамковото напрежение (постоянно), рамката е изложена на магнитното поле. Спомняте ли си фиг. 1 от началото? Ето как става кадърът.

Фиг. 10 (Фиг. 1)

Но магнитното поле тук се върти, а не само виси. Какво ще направи рамката? Той също ще се върти, следвайки магнитното поле.

Те (рамката и полето) се въртят с една и съща честота или синхронно, така че тези двигатели се наричат ​​синхронни двигатели.

Метод 2б. Рамката не се захранва (асинхронен двигател).

Номерът е, че рамката не се подава, изобщо не се подава. Просто жица, така затворена.

Когато започнем да въртим магнитното поле, според законите на електромагнетизма, в рамката се индуцира ток. Амперна сила се получава от това токово и магнитно поле. Но силата на Ампер ще възникне само ако рамката се движи спрямо магнитното поле (добре известна история с експериментите на Ампер и пътуванията му до съседната стая).

Така че рамката винаги ще изостава от магнитното поле. И тогава, ако по някаква причина тя внезапно го настигне, тогава върхът от полето ще изчезне, токът ще изчезне, силата на Ампер ще изчезне и всичко ще изчезне напълно. Тоест, при индукционен двигател рамката винаги изостава от полето и честотата им означава различна, тоест те се въртят асинхронно, поради което моторът се нарича асинхронен.

Вижте също по тази тема: Как се подреждат и работят еднофазни асинхронни двигатели?, Видове електрически генератори, устройство и тяхната работа