hogyan működik az elektromos motor-elméletben
fotó: egy villanyszerelő javít egy elektromos motort a repülőgép-hordozó fedélzetén.Az általa használt fényes fém aranynak tűnhet,de valójában réz, egy jó karmester, amely sokkal olcsóbb. Fotó: Jason Jacobowitz az amerikai haditengerészet jóvoltából.
az elektromosság, a mágnesesség és a mozgás közötti kapcsolatot André-MarieAmpère(1775-1867) francia fizikus fedezte fel 1820-ban, és ez az alapvető tudomány egy villanymotor mögött., De ha ezt a csodálatos tudományos felfedezést praktikusabbá akarjuk tenni, hogy elektromos fűnyíróinkat és fogkeféinket tápláljuk, akkor egy kicsit tovább kell vinnünk. A feltalálók, akik ezt tették, az angol Michael Faraday (1791-1867)és William Sturgeon (1783-1850) és AmericanJoseph Henry (1797-1878) voltak. Itt van, hogyan arived a ragyogó találmány.
tegyük fel, hogy a vezetékünket négyzet alakú, U alakú hurokba hajlítjuk, így a mágneses mezőn két párhuzamos vezeték fut., Az egyik a vezetéken keresztül távolítja el tőlünk az elektromos áramot, a másik pedig ismét visszahozza az áramot. Mivel az áram ellentétes irányban áramlik a vezetékekben, Fleming bal oldali szabálya szerint a két vezeték ellentétes irányban mozog. Más szóval, amikor mikapcsolja be az áramot, az egyik vezeték felfelé mozog, a másik lefelé mozog.
Ha a huzal tekercse így tovább tudna haladni, akkor rotatecontinuously lenne—és jó úton haladnánk egy elektromotor készítéséhez. De ez nem történhet meg a jelenlegi beállításunkkal: a vezetékek gyorsan összetapadnak., Nem csak az, de ha a tekercs elfordulhatelég, valami más történne. Miután a tekercs elérte a függőlegestpozíciót, felborul, így az elektromos áram az ellenkező irányba áramlik. Most az erők mindegyikena tekercs oldalán megfordulna. Ahelyett, hogy folyamatosan forogna ebben az irányban, visszafordulna abba az irányba, ahova éppen jött!Képzeljünk el egy ilyen motorral felszerelt elektromos vonatot: a helyszínen hátradőlve és előre haladna anélkül, hogy valaha is elindulna valahova.,
hogyan működik az elektromos motor-a gyakorlatban
kétféle módon lehet megoldani ezt a problémát. Az egyik az, hogy egyfajta elektromos áramot használjunkelektromos áram, amely időnként megfordítja az irányt, amit ismerünkmint váltakozó áram (AC). olyan kicsi, akkumulátoros motorokban, amelyeket az otthon körül használunk, jobb megoldás egy alkatrész hozzáadásaA tekercs végei. (Ne aggódjon az értelmetlen technikai név miatt: ez a kissé régimódi “kommutáció” szó egy kicsit olyan, mint az “ingázás”szó., Ez egyszerűen azt jelenti, hogy a változás oda – vissza ugyanabban az úton, hogy az ingázás azt jelenti, hogy utazni oda-vissza.) A legegyszerűbb formájábana kommutátor egy fémgyűrű, amely két különálló részre oszlik, ésfeladata az, hogy a tekercsben lévő elektromos áramot minden alkalommal megfordítsa, amikor a talajtakaró fél fordulaton keresztül forog. A tekercs egyik vége kapcsolódika kommutátor minden fele. Az elektromos áram az akkumulátorbólcsatlakozik a motor elektromos csatlakozóihoz.,Ezek a takarmány elektromos energiát az indukciós keresztül egy pár looseconnectors úgynevezett kefék,madeeither darab grafit (puha szén-hasonló ceruza”vezető”), vagy vékony hosszúságú rugalmas fém,amely (mint a neve is sugallja) “kefe” ellen, indukciós. Ha a légkompresszor a helyén van, amikor az áram az áramkörön keresztül áramlik, a talaj folyamatosan ugyanabban az irányban forog.
grafika: az elektromos motor alkatrészeinek egyszerűsített diagramja. Animáció: Hogyan működik a gyakorlatban., Vegye figyelembe, hogy a kommutátor megfordítja az áramot minden egyes alkalommal, amikor a tekercs megfordulsalfway. Ez azt jelenti, hogy a tekercs mindkét oldalán lévő erő mindigugyanabba az irányba folyik, ami a tekercset az óramutató járásával megegyező irányban forgatja.
egy egyszerű, kísérleti motor, mint ez, nem képes sok energiát előállítani. Növelhetjük a fordulási erő (vagy nyomaték), hogy themotor hozható létre három módja van: vagy lehet egy morepowerful állandó mágnes, vagy növelhetjük az elektromos currentflowing át a drót, vagy mi, lehet, hogy a tekercs így számos”fordul” (hurkok) nagyon vékony drót helyett egy “viszont” a vastag drótot.,A gyakorlatban, a motor is van az állandó mágnes ívelt acircular alakja, így szinte megérinti a tekercset a huzal, hogy forgatjabelüle. Minél közelebb van a mágnes és a tekercs, annál nagyobb az erő, amit a motor képes előállítani.
bár számos különböző alkatrészt leírtunk, úgy gondolhatunk egy motorra, hogy csak két alapvető alkotóeleme van:
- a motorház széle körül állandó mágnes (vagy mágnesek) van, amely statikus marad, tehát egy motor állórészének nevezik.,
- az állórész belsejében van egy tekercs, amely egy tengelyre van szerelve, amely nagy sebességgel forog-ezt rotornak hívják. A rotor tartalmazza a kommutátort is.
univerzális motorok
az ilyen egyenáramú motorok nagyszerűek az akkumulátorral működő játékokhoz (például modellvonatokhoz, rádióvezérelt autókhoz vagy elektromos borotvákhoz), de sok háztartási készülékben nem találja őket. A kis készülékek (olyan dolgok, mint a kávédarálók vagy az elektromos élelmiszer-keverők) általában az úgynevezett univerzális motorokat használják, amelyeket váltakozó árammal vagy egyenárammal lehet táplálni., Ellentétben egy egyszerű DC motor, univerzális motor egy elektromágnes, ahelyett, hogy egy állandó mágnes, ami átveszi a hatalmat a DC vagy AC erő takarmány:
- Ha a takarmány DC-ben, az elektromágnes úgy működik, mint egy hagyományos állandó mágnes, amely egy mágneses mező, hogy mindig ugyanabba az irányba mutat. A kommutátor megfordítja a tekercsáramot minden alkalommal, amikor a tekercs felborul, csakúgy, mint egy egyszerű egyenáramú motornál, így a tekercs mindig ugyanabban az irányban forog.,
- Ha takarmány AC, azonban az átfolyó áram az elektromágnes, valamint az átfolyó áram a tekercs mindkét fordított, pontosan a lépés, tehát az erő a tekercs mindig ugyanabba az irányba, majd a motor mindig forog, vagy az óramutató járásával megegyező, vagy ellentétes az óramutató járásával megegyező irányba. Mi van a kommutátorral? Az áram frekvenciája sokkal gyorsabban változik, mint a motor forog, és mivel a mező és az áram mindig lépésben van, valójában nem számít, hogy a kommutátor milyen helyzetben van egy adott pillanatban.,
animáció: Hogyan működik egy univerzális motor: a villamosenergia-ellátás mind a mágneses mezőt, mind a forgó tekercset táplálja. Egyenáramú tápegységgel az univerzális motor ugyanúgy működik, mint egy hagyományos egyenáramú, mint fent. Váltakozó árammal mind a mágneses mező, mind a tekercsáram megváltoztatja az irányt minden alkalommal, amikor a tápáram visszafordul. Ez azt jelenti, hogy a tekercsen lévő erő mindig ugyanúgy mutat.,
fotó: egy tipikus univerzális motor belsejében: a kávédaráló közepes méretű motorjának fő részei, amelyek EGYENÁRAMON vagy váltakozó áramon működhetnek. A szélét körülvevő szürke elektromágnes az állórész (statikus rész), amelyet a narancssárga színű tekercsek táplálnak. Vegye figyelembe a kommutatorban lévő réseket, valamint a rá nyomódó szénkeféket is, amelyek energiát biztosítanak a rotornak (forgó rész)., Az indukciós motorok olyan dolgokban, mint az elektromos vasúti vonatok, sokszor nagyobbak és erősebbek, és mindig nagyfeszültségű váltakozó árammal (AC) működnek, az alacsony feszültségű egyenáram (DC) helyett, vagy a mérsékelten alacsony feszültségű háztartási váltakozó árammal, amely univerzális motorokat működtet.
más típusú villanymotorok
egyszerű egyenáramú és univerzális motoroknál a rotor az állórész belsejében forog. A rotor az elektromos tápegységhez csatlakoztatott tekercs, az állórész pedig állandó mágnes vagy elektromágnes., A nagy AC motorok (amelyeket olyan dolgokban használnak, mint a gyári gépek) kissé eltérő módon működnek: váltakozó áramot vezetnek át ellentétes mágnespárokon keresztül, hogy forgó mágneses mezőt hozzanak létre, amely “indukál” (létrehoz) egy mágneses mezőt a motor forgórészében, ami körül forog. Erről többet olvashat az AC indukciós motorokról szóló cikkünkben. Ha az egyik ilyen indukciós motort “kicsomagolja”, így az állórész hatékonyan hosszú, folyamatos sínre van helyezve, akkor a rotor egyenes vonalban gördülhet., Ez a zseniális design ismert, mint egy lineáris motor, és megtalálja azt a dolgokat, mint a gyári gépek és úszó “maglev” (mágneses levitáció) vasút.
egy másik érdekes kialakítás a kefe nélküli DC (BLDC) motor. Az állórész és a forgórész hatékonyan cserélődik, a középpontban több vastekercs áll, a körülöttük forgó állandó mágnes, a kommutátort és a keféket pedig egy elektronikus áramkör váltja fel. A hub motorsról szóló fő cikkünkben többet olvashat.A léptetőmotorok, amelyek pontosan szabályozott szögeken fordulnak meg, a kefe nélküli egyenáramú motorok változata.,
