Det er svært overhovedet at forestille sig, hvordan den moderne verden ville se ud uden en DC-elektrisk motor (og i øvrigt en AC). Enhver moderne mekanisme er udstyret med en elektrisk motor. Det kan have et andet formål, men dets tilstedeværelse er som regel kritisk. Det forventes, at DC-motorens rolle i den nærmeste fremtid kun vil stige. Allerede i dag, uden denne enhed, er det umuligt at skabe højkvalitets, pålideligt og lydløst udstyr med justerbare hastigheder. Men dette er nøglen til udviklingen af staten og verdensøkonomien som helhed.
Fra DC-motorens historie
Under eksperimenter i 1821 opdagede den berømte videnskabsmand Faraday ved et uheld, at en magnet og en strømførende leder på en eller anden mådepåvirke hinanden. Især en permanent magnet kan forårsage rotation af et simpelt strømførende lederkredsløb. Resultaterne af disse eksperimenter blev brugt til yderligere forskning.
Allerede i 1833 skabte Thomas Davenport et modeltog med en lille elektrisk motor, der var i stand til at køre det.
I 1838 blev en passagerbåd til 12 sæder bygget i det russiske imperium. Da denne elektriske motordrevne båd gik mod strømmen langs Neva, forårsagede det en sand eksplosion af følelser i det videnskabelige samfund og ikke kun.
Sådan fungerer en jævnstrømsmotor
Hvis man ser overfladisk på arbejdet, som man gør i skolen i fysiktimerne, kan det se ud til, at der absolut ikke er noget kompliceret i det. Men dette er kun ved første øjekast. Faktisk er videnskaben om elektrisk kørsel en af de sværeste i cyklussen af tekniske discipliner. Under driften af en elektrisk motor opstår der en række komplekse fysiske fænomener, som stadig ikke er fuldt ud forstået og forklares med forskellige hypoteser og antagelser.
I en forenklet version kan princippet for drift af en DC-motor beskrives som følger. En leder placeres i et magnetfelt, og der føres en strøm igennem den. Desuden, hvis vi betragter lederens tværsnit, opstår der usynlige kraftkoncentriske cirkler omkring den - dette er et magnetfelt, der dannes af strømmen i lederen. Som allerede nævnt er disse magnetiske felter usynlige for det menneskelige øje. Men der er et simpelt trick, der giver dig mulighed for visuelt at observere dem. Den nemmeste måde er at lave et hul i krydsfiner eller et tykt ark papir, som du kan føre tråden igennem. I dette tilfælde skal overfladen nær hullet dækkes med et tyndt lag fint spredt magnetisk metalpulver (fint savsmuld kan også bruges). Når kredsløbet er lukket, stiller pulverpartiklerne sig i form af magnetfeltet.
Faktisk er princippet om drift af en DC-motor baseret på dette fænomen. En strømførende leder er placeret mellem nord- og sydpolen af en U-formet magnet. Som et resultat af vekselvirkningen af magnetiske felter sættes ledningen i bevægelse. Bevægelsesretningen afhænger af, hvordan stængerne er placeret, og kan præcist bestemmes af den såkaldte gimlet-regel.
Ampere Strength
Den kraft, der skubber en strømførende leder ud af feltet af en permanent magnet, kaldes Ampère-kraften - efter en berømt forsker i elektriske fænomener. Enheden for strøm er også opkaldt efter ham.
For at finde den numeriske værdi af denne kraft skal du gange strømmen i den betragtede leder med dens længde og med størrelsen (vektor) af magnetfeltet.
Formlen vil se sådan ud:
F=IBL.
Model af den enkleste motor
For at bygge den mest primitive motor skal du groft sagt placere en ramme af ledende materiale (tråd) i et magnetfelt og forsyne den med strøm. Rammen vil rotere til en bestemt vinkel og stoppe. Denne holdning til slang af specialister iområde af det elektriske drev kaldes "dødt". Grunden til stoppet er, at magnetfelterne så at sige er kompenseret. Med andre ord sker dette, når den resulterende kraft bliver lig med nul. Derfor omfatter DC-motorenheden ikke én, men flere rammer. I en rigtig industriel enhed (som er installeret på udstyr) kan der være rigtig, rigtig mange sådanne elementære kredsløb. Så når kræfterne er afbalanceret på en ramme, bringer den anden ramme den ud af "stupor".
Funktioner i enheden for motorer med forskellig kraft
Selv en person, der er langt fra den elektriske ingeniørverden, vil straks indse, at uden en kilde til et konstant magnetfelt, er der simpelthen ikke tale om nogen DC-elektrisk motor. En række forskellige enheder bruges som sådanne kilder.
For jævnstrømsmotorer med lav effekt (12 volt eller mindre), er en permanent magnet den ideelle løsning. Men denne mulighed er ikke egnet til enheder med stor kraft og størrelse: magneterne vil være for dyre og tunge. For DC-motorer på 220 V eller mere er det derfor mere hensigtsmæssigt at bruge en induktor (feltvikling). For at induktoren kan blive en kilde til et magnetfelt, skal den have strøm.
Elektrisk motordesign
Generelt omfatter designet af enhver DC-motor følgende elementer:opsamler, stator og armatur.
Ankeret fungerer som et lejeelement for motorviklingen. Den består af tynde stålplader til elektriske formål med riller rundt om perimeteren til at lægge ledningen. Fremstillingsmaterialet i dette tilfælde er meget vigtigt. Som allerede nævnt anvendes elektrisk stål. Denne materialekvalitet er kendetegnet ved en stor kunstigt dyrket kornstørrelse og blødhed (som følge af lavt kulstofindhold). Derudover består hele strukturen af tynde, isolerede plader. Alt dette tillader ikke parasitiske strømme at forekomme og forhindrer overophedning af ankeret.
Statoren er en fast del. Den udfører rollen som magneten, der blev diskuteret tidligere. For at demonstrere driften af en modelmotor i laboratoriet, for klarhed og en bedre forståelse af principperne, bruges en stator med to poler. Rigtige industrimotorer bruger enheder med et stort antal polpar.
En kollektor er en kontakt (konnektor), der leverer strøm til en jævnstrømsmotors viklingskredsløb. Dens tilstedeværelse er strengt nødvendig. Uden den vil motoren køre i ryk, ikke jævnt.
varianter af motorer
Der er ikke én universel motor, der ville blive brugt i absolut alle grene af teknologi og den nationale økonomi og opfylde alle kravene inden for sikkerhed og pålidelighed under drift.
Du skal være meget forsigtig, når du vælger en jævnstrømsmotor. Reparation er ekstremt vanskelig og dyren procedure, der kun kan udføres af passende kvalificeret personale. Og hvis motorens design og egenskaber ikke opfylder kravene, vil der blive brugt betydelige midler på reparationer.
Der er fire hovedtyper af DC-motorer: børstede, inverter-, unipolære og universelle børstede DC-motorer. Hver af disse typer har sine egne positive og negative kvaliteter. Der skal gives en kort beskrivelse af hver af dem.
DC børstede motorer
Der er et stort antal mulige måder at implementere motorer af denne type på: en kollektor og et lige antal kredsløb, flere samlere og flere viklingskredsløb, tre samlere og det samme antal viklingsvindinger, fire samlere og to snoede sving, fire samlere og fire kredsløb på anker, og endelig - otte samlere med et anker uden ramme.
Denne type motor er kendetegnet ved forholdsvis enkel udførelse og produktion. Det er af denne grund, at den er blevet kendt som en universalmotor, hvis anvendelse er meget omfattende: fra radiostyrede legetøjsbiler til meget komplekse og højteknologiske CNC-værktøjsmaskiner fremstillet i Tyskland eller Japan.
Om invertermotorer
Generelt ligner denne type motor meget opsamleren og har de samme fordele og ulemper. Den eneste forskel er i lanceringsmekanismen: den er mereperfekt, hvilket giver dig mulighed for nemt at vende omdrejningstallet og justere rotorhastigheden. Således er ydeevnen af denne type jævnstrømsmotorer overlegen i forhold til kollektormotorer på en række parametre.
Men hvis der er en gevinst i noget, så vil der i nogle ting være et tab. Dette er en ubestridelig lov i universet. Så i dette tilfælde: overlegenhed leveres af en ret kompleks og lunefuld teknik, som ofte mislykkes. Ifølge erfarne specialister er reparation af DC-motorer af invertertypen ret vanskelig at udføre. Nogle gange kan selv erfarne elektrikere ikke diagnosticere en fejl i systemet.
Funktioner ved unipolære DC-motorer
Operationsprincippet forbliver det samme og er baseret på vekselvirkningen mellem lederens magnetiske felter med strømmen og magneten. Men strømlederen er ikke en ledning, men en skive, der roterer om en akse. Strømmen leveres som følger: en kontakt lukker på metalaksen, og den anden, gennem den såkaldte børste, forbinder kanten af metalcirklen. En sådan motor, som det kan ses, har et ret komplekst design og fejler derfor ofte. Hovedapplikationen er videnskabelig forskning inden for elektricitetsfysik og elektrisk drev.
Funktioner i universelle kommutatormotorer
I princippet bærer denne type motor ikke noget nyt. Men det har en meget vigtig egenskab - evnen til at arbejde somfra DC-nettet og fra AC-nettet. Nogle gange kan denne egenskab spare betydelige penge på reparation og modernisering af udstyr.
Vekselstrømsfrekvens er strengt reguleret og er 50 Hertz. Med andre ord ændres negativt ladede partiklers bevægelsesretning 50 gange i sekundet. Nogle tror fejlagtigt, at rotoren på en elektrisk motor også skal ændre omdrejningsretning (med uret - mod uret) 50 gange i sekundet. Hvis dette var sandt, ville enhver nyttig anvendelse af AC-elektriske motorer være udelukket. Hvad sker der i virkeligheden: Strømmen af anker- og statorviklingerne synkroniseres ved hjælp af de enkleste kondensatorer. Og derfor, når retningen af strømmen på ankerrammen ændres, ændres dens retning på statoren også. Således roterer rotoren konstant i én retning.
Desværre er effektiviteten af denne type jævnstrømsmotor meget lavere end for inverter- og unipolære motorer. Derfor er dets brug begrænset til ret snævre områder - hvor det er nødvendigt at opnå maksimal pålidelighed for enhver pris uden at tage hensyn til driftsomkostninger (f.eks. militærteknik).
Afsluttende klausuler
Teknologien står ikke stille, og i dag konkurrerer mange videnskabelige skoler rundt om i verden med hinanden og stræber efter at skabe en billig og økonomisk motor med høj effektivitet og ydeevne. Effekten af DC-elektromotorer vokser fra år til år, mens deresstrømforbrug.
Forskere forudser, at fremtiden vil blive bestemt af elektrisk udstyr, og oliealderen vil snart slutte.
