Zasady silnika elektrycznego dla manekinów

Podstawa silnika elektrycznego, zarówno prądu stałego, jak i prądu przemiennego, oparta jest na sile amperowej. Jeśli nie dusisz się, jak się to okaże, nic nigdy nie będzie niezrozumiałe.

Ryc.1

P.S. W rzeczywistości istnieje produkt wektorowy i różnice, ale są to szczegóły, a my mamy uproszczony, specjalny przypadek.

Kierunek siły amperowej zależy od reguły lewej ręki.

Ryc. 2

Umysłowo połóż lewą dłoń na górnej figurze i uzyskaj kierunek sił Ampere. Napina ramkę z prądem w tej pozycji, jak pokazano na ryc. 1. I nic się tu nie odwróci, rama jest w równowadze, stabilna.

A jeśli ramka z prądem zostanie obrócona inaczej, to się stanie:

Ryc.3

Tu nie ma już równowagi, siła Ampera rozkłada przeciwległe ściany, tak że rama zaczyna się obracać. Pojawia się obrót mechaniczny. To jest podstawa silnika elektrycznego, sama esencja, a potem tylko szczegóły.

Dalej

Co teraz zrobi ramka z prądem na ryc. 3? Jeśli system jest doskonały, bez tarcia, to oczywiście wystąpią oscylacje. Jeśli występuje tarcie, oscylacje stopniowo się tłumią, rama z prądem stabilizuje się i staje się jak na ryc. 1.

Potrzebujemy jednak stałej rotacji i można to osiągnąć na dwa zasadniczo różne sposoby, i stąd powstaje różnica między silnikami prądu stałego i silników elektrycznych.

Metoda 1. Zmień kierunek prądu w ramce.

Ta metoda jest stosowana w silnikach prądu stałego i jego potomkach.

Oglądamy zdjęcia. Niech nasz silnik zostanie odłączony od zasilania, a rama z prądem zorientowana jakoś losowo, jak na przykład:

Ryc. 4.1 Losowo ustawiona rama

Siła amperowa działa na losowo umieszczoną ramkę i zaczyna się obracać.

Rycina 4.2

Podczas ruchu rama osiąga kąt 90 °. Moment (moment pary sił lub moment obrotowy) jest maksymalny.

Rycina 4.3

A teraz rama osiąga pozycję, gdy nie ma momentu obrotu. A jeśli teraz nie wyłączysz prądu, siła Ampere już spowolni ramę, a pod koniec pół obrotu rama zatrzyma się i zacznie się obracać w przeciwnym kierunku. Ale nie potrzebujemy tego.

Dlatego wykonujemy trudny ruch na ryc. 3 - zmieniamy kierunek prądu w ramce.

Ryc. 4.4

Po przekroczeniu tego położenia ramka o zmienionym kierunku prądu nie jest już hamowana, ale ponownie przyspiesza.

Ryc. 4.5

A kiedy ramka zbliża się do następnej pozycji równowagi, ponownie zmieniamy prąd.

Ryc. 4.6

Ramka znów przyspiesza tam, gdzie jest to konieczne.

I tak okazuje się stały obrót. Czy to jest piękne Nieźle Konieczna jest tylko zmiana kierunku prądu dwa razy na obrót i cały biznes.

I robi to, tj. zapewnia zmianę aktualnej jednostki specjalnej - jednostki zbierającej szczotki. Zasadniczo jest on zorganizowany w następujący sposób:

Ryc.5

Liczba jest wyraźna i bez wyjaśnienia. Ramka ociera się o jeden kontakt, a następnie o inny, więc prąd się zmienia.

Bardzo ważną cechą jednostki zbierającej szczotki jest jej mały zasób. Z powodu tarcia. Na przykład tutaj jest silnik DPR-52-N1 - minimalny czas pracy to 1000 godzin. Jednocześnie żywotność nowoczesnych silników bezszczotkowych wynosi ponad 10 000 godzin, a silniki prądu przemiennego (nie ma również SHKU) - ponad 40 000 godzin.

Post Script. Oprócz standardowego silnika prądu stałego (standard, oznacza to z zespołem zbierającym szczotki) istnieje również jego rozwój: bezszczotkowy silnik prądu stałego (BDT) i silnik zaworu.

BDTT różni się tym, że tam prąd zmienia się elektronicznie (tranzystory zamykają się i otwierają), a zawór jest jeszcze bardziej stromy, zmienia także prąd, kontrolując moment. Ogólnie rzecz biorąc, zespoły BDTT ze złożonym zaworem są porównywalne z napędem elektrycznym, ponieważ mają wszystkie rodzaje czujników położenia wirnika (na przykład czujniki Halla) i złożony sterownik elektroniczny.

Różnica między BDTT a silnikiem zaworu w postaci przeciw-EMF. W BDT występuje trapez (duża zmiana), aw silniku zaworu - sinusoida, środek gładszy.

W języku angielskim BDT to BLDC, a silnik zaworu to PMSM.

Metoda 2. Strumień magnetyczny jest obracany, tj. pole magnetyczne.

Wirujące pole magnetyczne jest uzyskiwane za pomocą przemiennego prądu trójfazowego. Jest stojan.

Ryc.6

I są 3 fazy prądu przemiennego.

Ryc. 7

Pomiędzy nimi, najwyraźniej 120 stopni, stopnie elektryczne.

Te trzy fazy są umieszczone w stojanie w specjalny sposób, dzięki czemu są geometrycznie obrócone o 120 ° względem siebie.

Ryc. 8

A następnie, gdy przyłożona jest moc trójfazowa, wirujące pole magnetyczne jest uzyskiwane przez złożenie strumieni magnetycznych z trzech uzwojeń.

Ryc. 9

Następnie wirujące pole magnetyczne „naciska” siłę Ampere na naszą ramę i obraca się.

Ale są też różnice, dwa różne sposoby.

Metoda 2a. Rama jest zasilana (silnik synchroniczny).

Dajemy środki na napięcie ramy (stałe), rama jest wystawiona na pole magnetyczne. Pamiętasz rys. 1 od początku? Tak właśnie wygląda rama.

Ryc. 10 (ryc. 1)

Ale pole magnetyczne tutaj wiruje, a nie tylko zwisa. Co zrobi rama? Obróci się również zgodnie z polem magnetycznym.

Obracają one (ramę i pole) z tą samą częstotliwością lub synchronicznie, więc silniki te nazywane są silnikami synchronicznymi.

Metoda 2b. Rama nie jest zasilana (silnik asynchroniczny).

Sztuka polega na tym, że ramka się nie karmi, wcale się nie karmi. Tylko drut tak zamknięty.

Kiedy zaczynamy obracać pole magnetyczne, zgodnie z prawami elektromagnetyzmu, w ramce indukowany jest prąd. Siła amperowa jest uzyskiwana z tego prądu i pola magnetycznego. Ale siła Ampere powstanie tylko wtedy, gdy rama porusza się względem pola magnetycznego (dobrze znana historia z eksperymentami Ampere i jego podróżami do następnego pokoju).

Tak więc rama zawsze pozostaje w tyle za polem magnetycznym. A potem, jeśli z jakiegoś powodu nagle go dogoni, wtedy końcówka pola zniknie, prąd zniknie, siła Ampera zniknie i wszystko zniknie całkowicie. Oznacza to, że w silniku indukcyjnym rama zawsze pozostaje w tyle za polem, a ich częstotliwość oznacza inną, to znaczy, że obracają się asynchronicznie, dlatego silnik nazywa się asynchroniczny.

Zobacz także na ten temat: Jak są ustawione i działają jednofazowe silniki asynchroniczne?, Rodzaje generatorów elektrycznych, urządzenia i ich działanie