Principiile motorului electric pentru manechine

Baza motorului electric, atât cu curent continuu, cât și cu curent alternativ, se bazează pe forța Ampere. Dacă nu sufli cum se dovedește, atunci nimic nu va fi niciodată de neînțeles.

Fig. 1

PS De fapt, există un produs vectorial și diferențiale, dar acestea sunt detalii și avem un caz special simplificat.

Direcția forței ampere este determinată de regula mâinii stângi.

Fig.2

Puneți mental palma stângă pe figura superioară și obțineți direcția forțelor Ampere. Tasta întinde cadrul cu curent în acea poziție, așa cum se arată în Fig. 1. Și nimic nu se va întoarce aici, cadrul este în echilibru, stabil.

Și dacă cadrul cu curent este rotit diferit, atunci aceasta se va întâmpla:

Figura 3

Aici nu există echilibru, forța Ampere desfășoară pereții opuși, astfel încât cadrul să înceapă să se rotească. Apare rotația mecanică. Aceasta este baza motorului electric, însăși esența, apoi doar detaliile.

În continuare.

Ce va face cadrul cu curent în Fig. 3? Dacă sistemul este perfect, fără frecare, atunci, evident, vor exista oscilații. Dacă frecarea este prezentă, atunci oscilațiile se umezesc treptat, cadrul cu curent se stabilizează și devine ca în Fig. 1.

Dar avem nevoie de o rotație constantă și ea poate fi realizată în două moduri fundamental diferite, iar de aici apare diferența dintre motoarele cu curent continuu și cele electrice.

Metoda 1. Schimbați direcția curentului în cadru.

Această metodă este folosită la motoarele cu curent continuu și descendenții săi.

Urmărim imaginile. Lăsați motorul nostru să fie energizat, iar cadrul cu curentul să fie orientat cumva la întâmplare, de exemplu:

Fig. 4.1 Cadru poziționat la întâmplare

Forța ampere acționează asupra unui cadru localizat aleatoriu și începe să se rotească.

Figura 4.2

În timpul mișcării, cadrul atinge un unghi de 90 °. Momentul (momentul unei perechi de forțe sau momentul de rotație) este maxim.

Figura 4.3

Și acum cadrul atinge o poziție când nu există un moment de rotație. Și dacă nu opriți curentul, forța Ampere va încetini deja cadrul și la sfârșitul unei jumătăți de viraj cadrul se va opri și va începe să se rotească în direcția opusă. Dar nu avem nevoie de asta.

Prin urmare, facem o mișcare dificilă în Fig. 3 - schimbăm direcția curentului în cadru.

Figura 4.4

Și după traversarea acestei poziții, cadrul cu direcția curentă modificată nu mai este frânat, ci se accelerează din nou.

Fig.4.5

Iar când cadrul se apropie de următoarea poziție de echilibru, schimbăm din nou curentul.

Fig.4.6

Și cadrul continuă din nou să accelereze acolo unde trebuie.

Și astfel se dovedește o rotație constantă. Este frumos? Frumos. Este necesară doar schimbarea direcției actuale de două ori pe revoluție și întreaga afacere.

Și el o face, adică. oferă o schimbare a unității speciale actuale - unitatea de colectare a periilor. În principiu, acesta este organizat după cum urmează:

Figura 5

Cifra este clară și fără explicații. Cadrul se freacă pe un contact, apoi pe altul și astfel se schimbă curentul.

O caracteristică foarte importantă a unității de colectare a periilor este resursa mică. Datorită frecării. De exemplu, aici este motorul DPR-52-N1 - timpul minim de funcționare de 1000 de ore. În același timp, durata de funcționare a motoarelor moderne fără perie este mai mare de 10.000 ore, iar motoarele AC (nu există nici SHKU acolo) mai mult de 40.000 de ore.

Post Script. În afară de motorul standard DC (standard, acest lucru înseamnă cu o unitate de colectare a periilor), există și dezvoltarea acestuia: un motor DC fără perii (BDT) și un motor cu supapă.

BDTT diferă prin faptul că curentul se schimbă electronic (tranzistoarele se închid și se deschid), iar supapa este și mai abruptă, schimbă și curentul, controlând momentul. În general, un BDTT cu o supapă în complexitate este comparabil cu o unitate electrică, deoarece are tot felul de senzori de poziție a rotorului (senzori Hall, de exemplu) și un controler electronic complex.

Diferența dintre BDTT și motorul supapei sub formă de contra-EMF. În BDT există un trapez (o schimbare brută), iar într-un motor de supapă - un sinusoid, un mijloc mai neted.

În limba engleză, BDT este BLDC, iar motorul supapei este PMSM.

Metoda 2. Fluxul magnetic este rotit, adică câmp magnetic.

Se obține un câmp magnetic rotativ folosind un curent trifazat alternativ. Există un stator.

Figura 6

Și există 3 faze de curent alternativ.

Fig. 7

Între ele, aparent 120 de grade, grade electrice.

Aceste trei faze sunt plasate în stator într-un mod special, astfel încât să fie rotite geometric cu 120 ° una față de cealaltă.

Fig. 8

Și atunci când se aplică o putere trifazată, se obține un câmp magnetic rotativ prin plierea fluxurilor magnetice din cele trei înfășurări.

Fig. 9

În continuare, câmpul magnetic rotativ „apasă” forța Ampere pe cadrul nostru și se rotește.

Dar există și diferențe, în două moduri diferite.

Metoda 2a. Cadrul este alimentat (motor sincron).

Dăm mijloace tensiunii cadrului (constantă), cadrul este expus câmpului magnetic. Vă amintiți fig. 1 de la început? Astfel devine cadrul.

Fig. 10 (Fig. 1)

Dar câmpul magnetic aici se învârte și nu doar atârnă. Ce va face cadrul? De asemenea, se va roti, urmând câmpul magnetic.

Ei (cadrul și câmpul) se rotesc cu aceeași frecvență sau în mod sincron, astfel încât aceste motoare sunt numite motoare sincrone.

Metoda 2b. Cadrul nu este alimentat (motor asincron).

Trucul este că rama nu se alimentează, nu se alimentează deloc. Doar un fir atât de închis.

Când începem să rotim câmpul magnetic, conform legilor electromagnetismului, un cadru este indus în cadru. Forța ampere este obținută din acest câmp curent și magnetic. Dar forța lui Ampere nu va apărea decât dacă cadrul se mișcă în raport cu câmpul magnetic (o poveste cunoscută cu experimentele lui Ampere și călătoriile sale în camera următoare).

Deci rama va rămâne întotdeauna în spatele câmpului magnetic. Și atunci, dacă dintr-un anumit motiv, ea se prinde brusc de el, atunci vârful de pe câmp va dispărea, curentul va dispărea, forța Ampere va dispărea și totul va dispărea cu totul. Adică, într-un motor cu inducție, cadrul rămâne întotdeauna în urma câmpului și frecvența lor înseamnă diferit, adică se rotesc asincron, de aceea motorul se numește asincron.

Vezi și pe acest subiect: Cum sunt aranjate și funcționate motoarele asincrone monofazate?, Tipuri de generatoare electrice, dispozitive și funcționarea acestora