Adalah sukar untuk membayangkan rupa dunia moden tanpa motor elektrik DC (dan motor AC). Mana-mana mekanisme moden dilengkapi dengan motor elektrik. Ia boleh mempunyai tujuan yang berbeza, tetapi kehadirannya, sebagai peraturan, adalah kritikal. Dijangkakan dalam masa terdekat peranan motor DC hanya akan meningkat. Sudah hari ini, tanpa peranti ini, adalah mustahil untuk mencipta peralatan berkualiti tinggi, boleh dipercayai dan senyap dengan kelajuan boleh laras. Tetapi ini adalah kunci kepada pembangunan negeri, dan ekonomi dunia secara keseluruhan.
Daripada sejarah motor DC
Semasa eksperimen pada tahun 1821, saintis terkenal Faraday secara tidak sengaja mendapati bahawa magnet dan konduktor pembawa arus entah bagaimanamempengaruhi antara satu sama lain. Khususnya, magnet kekal boleh menyebabkan putaran litar konduktor pembawa arus ringkas. Keputusan eksperimen ini digunakan untuk penyelidikan lanjut.
Sudah pada tahun 1833, Thomas Davenport mencipta model kereta api dengan motor elektrik kecil yang mampu memandunya.
Pada tahun 1838, sebuah bot penumpang untuk 12 tempat duduk telah dibina di Empayar Rusia. Apabila bot berkuasa motor elektrik ini melawan arus di sepanjang Neva, ia menyebabkan letupan emosi sebenar dalam komuniti saintifik dan bukan sahaja.
Cara motor DC berfungsi
Jika anda melihat kerja secara cetek, seperti yang mereka lakukan di sekolah dalam pelajaran fizik, nampaknya tidak ada yang rumit di dalamnya. Tetapi ini hanya pada pandangan pertama. Malah, sains pemacu elektrik adalah salah satu yang paling sukar dalam kitaran disiplin teknikal. Semasa pengendalian motor elektrik, beberapa fenomena fizikal yang kompleks berlaku, yang masih belum difahami sepenuhnya dan dijelaskan oleh pelbagai hipotesis dan andaian.
Dalam versi ringkas, prinsip pengendalian motor DC boleh diterangkan seperti berikut. Konduktor diletakkan dalam medan magnet dan arus dialirkan melaluinya. Lebih-lebih lagi, jika kita menganggap keratan rentas konduktor, maka bulatan sepusat daya yang tidak kelihatan timbul di sekelilingnya - ini adalah medan magnet yang dibentuk oleh arus dalam konduktor. Seperti yang telah disebutkan, medan magnet ini tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Tetapi ada helah mudah yang membolehkan anda memerhatikannya secara visual. Cara paling mudah ialah membuat lubang pada papan lapis atau sehelai kertas tebal untuk melepasi wayar. Dalam kes ini, permukaan berhampiran lubang mesti ditutup dengan lapisan nipis serbuk logam magnetik yang tersebar halus (habuk papan halus juga boleh digunakan). Apabila litar ditutup, zarah serbuk berbaris dalam bentuk medan magnet.
Sebenarnya, prinsip pengendalian motor DC adalah berdasarkan fenomena ini. Konduktor pembawa arus diletakkan di antara kutub utara dan selatan magnet berbentuk U. Hasil daripada interaksi medan magnet, wayar diatur dalam gerakan. Arah pergerakan bergantung pada kedudukan tiang, dan boleh ditentukan dengan tepat oleh apa yang dipanggil peraturan gimlet.
Kekuatan Ampere
Daya yang menolak konduktor pembawa arus keluar dari medan magnet kekal dipanggil daya Ampère - selepas seorang penyelidik terkenal fenomena elektrik. Unit arus juga dinamakan sempena namanya.
Untuk mencari nilai berangka daya ini, anda perlu mendarabkan arus dalam konduktor yang dipertimbangkan dengan panjang dan dengan magnitud (vektor) medan magnet.
Formula akan kelihatan seperti ini:
F=IBL.
Model enjin paling ringkas
Secara kasarnya, untuk membina enjin yang paling primitif, anda perlu meletakkan bingkai bahan konduktif (wayar) dalam medan magnet dan kuasakannya dengan arus. Bingkai akan berputar ke sudut tertentu dan berhenti. Kedudukan ini pada slanga pakar dalamkawasan pemacu elektrik dipanggil "mati". Sebab untuk berhenti adalah bahawa medan magnet, boleh dikatakan, diberi pampasan. Dalam erti kata lain, ini berlaku apabila daya paduan menjadi sama dengan sifar. Oleh itu, peranti motor DC tidak termasuk satu, tetapi beberapa bingkai. Dalam unit perindustrian sebenar (yang dipasang pada peralatan), mungkin terdapat sangat banyak litar asas sedemikian. Jadi, apabila daya diimbangi pada satu bingkai, bingkai yang satu lagi membawanya keluar daripada "kesibukan".
Ciri peranti enjin yang berbeza kuasa
Malah seseorang yang jauh dari dunia kejuruteraan elektrik akan serta-merta menyedari bahawa tanpa sumber medan magnet yang berterusan, tidak ada persoalan tentang mana-mana motor elektrik DC. Pelbagai peranti digunakan sebagai sumber sedemikian.
Untuk motor DC berkuasa rendah (12 volt atau kurang), magnet kekal ialah penyelesaian yang ideal. Tetapi pilihan ini tidak sesuai untuk unit kuasa dan saiz yang besar: magnet akan menjadi terlalu mahal dan berat. Oleh itu, untuk motor DC 220 V atau lebih, adalah lebih sesuai untuk menggunakan induktor (belitan medan). Agar induktor menjadi sumber medan magnet, ia mesti dikuasakan.
Reka bentuk motor elektrik
Secara umum, reka bentuk mana-mana motor DC termasuk elemen berikut:pengumpul, stator dan angker.
Angker berfungsi sebagai elemen galas untuk belitan motor. Ia terdiri daripada kepingan keluli nipis untuk tujuan elektrik dengan alur di sekeliling perimeter untuk meletakkan wayar. Bahan pembuatan dalam kes ini sangat penting. Seperti yang telah disebutkan, keluli elektrik digunakan. Gred bahan ini dicirikan oleh saiz bijian buatan yang besar dan kelembutan (akibat kandungan karbon rendah). Di samping itu, keseluruhan struktur terdiri daripada kepingan nipis dan terlindung. Semua ini tidak membenarkan arus parasit berlaku dan mengelakkan terlalu panas angker.
Pemegun ialah bahagian tetap. Ia melaksanakan peranan magnet yang dibincangkan sebelum ini. Untuk menunjukkan pengendalian motor model di makmal, untuk kejelasan dan pemahaman yang lebih baik tentang prinsip, stator dengan dua kutub digunakan. Motor industri sebenar menggunakan peranti dengan bilangan pasangan tiang yang banyak.
Pengumpul ialah suis (penyambung) yang membekalkan arus ke litar penggulungan motor DC. Kehadirannya amat diperlukan. Tanpanya, enjin akan berjalan tersentak, tidak lancar.
Pelbagai enjin
Tiada satu enjin universal yang akan digunakan dalam semua cabang teknologi dan ekonomi negara secara mutlak dan memenuhi semua keperluan dalam bidang keselamatan dan kebolehpercayaan semasa operasi.
Anda harus berhati-hati apabila memilih motor DC. Pembaikan amat sukar dan mahalprosedur yang hanya boleh dilakukan oleh kakitangan yang berkelayakan yang sesuai. Dan jika reka bentuk dan keupayaan enjin tidak memenuhi keperluan, maka dana yang besar akan dibelanjakan untuk pembaikan.
Terdapat empat jenis motor DC utama: motor DC berus, penyongsang, unipolar dan motor DC berus universal. Setiap jenis ini mempunyai kualiti positif dan negatifnya sendiri. Penerangan ringkas tentang setiap satu daripadanya harus diberikan.
Motor berus DC
Terdapat sejumlah besar cara yang mungkin untuk melaksanakan motor jenis ini: satu pengumpul dan bilangan litar genap, beberapa pengumpul dan beberapa litar belitan, tiga pengumpul dan bilangan lilitan belitan yang sama, empat pengumpul dan dua lilitan berliku, empat pengumpul dan empat litar pada sauh, dan akhirnya - lapan pengumpul dengan sauh tanpa bingkai.
Enjin jenis ini dicirikan oleh kesederhanaan perbandingan pelaksanaan dan pengeluaran. Atas sebab inilah ia dikenali sebagai motor universal, penggunaannya sangat meluas: daripada kereta kawalan radio mainan kepada alat mesin CNC yang sangat kompleks dan berteknologi tinggi buatan Jerman atau Jepun.
Mengenai motor penyongsang
Secara umumnya, enjin jenis ini hampir sama dengan pengumpul dan mempunyai kelebihan dan kekurangan yang sama. Satu-satunya perbezaan adalah dalam mekanisme pelancaran: ia lebihsempurna, yang membolehkan anda membalikkan kelajuan dan melaraskan kelajuan rotor dengan mudah. Oleh itu, prestasi motor DC jenis ini lebih baik daripada motor pengumpul dalam beberapa parameter.
Tetapi jika ada keuntungan dalam sesuatu, maka dalam beberapa perkara pasti ada kerugian. Ini adalah undang-undang alam semesta yang tidak dapat dinafikan. Jadi dalam kes ini: keunggulan disediakan oleh teknik yang agak rumit dan berubah-ubah, yang sering gagal. Menurut pakar yang berpengalaman, membaiki motor DC jenis penyongsang agak sukar untuk dijalankan. Kadangkala juruelektrik berpengalaman pun tidak dapat mendiagnosis kerosakan dalam sistem.
Ciri motor DC unipolar
Prinsip operasi kekal sama dan berdasarkan interaksi medan magnet konduktor dengan arus dan magnet. Tetapi konduktor semasa bukan wayar, tetapi cakera berputar pada paksi. Arus dibekalkan seperti berikut: satu kenalan ditutup pada paksi logam, dan yang lain, melalui berus yang dipanggil, menghubungkan tepi bulatan logam. Enjin sedemikian, seperti yang dapat dilihat, mempunyai reka bentuk yang agak kompleks dan oleh itu sering gagal. Aplikasi utama ialah penyelidikan saintifik dalam bidang fizik elektrik dan pemacu elektrik.
Ciri-ciri motor komutator universal
Pada prinsipnya, enjin jenis ini tidak membawa sesuatu yang baharu. Tetapi ia mempunyai ciri yang sangat penting - keupayaan untuk bekerja sebagaidaripada rangkaian DC, dan daripada rangkaian AC. Kadangkala sifat ini boleh menjimatkan wang yang besar untuk pembaikan dan pemodenan peralatan.
Kekerapan arus ulang-alik dikawal dengan ketat dan 50 Hertz. Dengan kata lain, arah pergerakan zarah bercas negatif berubah 50 kali sesaat. Ada yang tersilap percaya bahawa pemutar motor elektrik juga mesti menukar arah putaran (mengikut arah jam - lawan jam) 50 kali sesaat. Jika ini benar, maka sebarang aplikasi berguna bagi motor elektrik AC tidak akan menjadi persoalan. Apa yang berlaku dalam realiti: arus belitan angker dan stator disegerakkan menggunakan kapasitor paling mudah. Oleh itu, apabila arah arus pada bingkai angker berubah, arahnya pada stator juga berubah. Oleh itu, pemutar sentiasa berputar dalam satu arah.
Malangnya, kecekapan motor DC jenis ini jauh lebih rendah berbanding motor penyongsang dan unipolar. Oleh itu, penggunaannya dihadkan kepada kawasan yang agak sempit - di mana ia adalah perlu untuk mendapatkan kebolehpercayaan maksimum pada sebarang kos, tanpa mengambil kira kos operasi (contohnya, kejuruteraan ketenteraan).
Klausa akhir
Teknologi tidak berdiam diri, dan hari ini banyak sekolah saintifik di seluruh dunia bersaing antara satu sama lain dan berusaha untuk mencipta enjin yang murah dan menjimatkan dengan kecekapan dan prestasi tinggi. Kuasa motor elektrik DC berkembang dari tahun ke tahun, manakala merekapenggunaan kuasa.
Para saintis meramalkan bahawa masa depan akan ditentukan oleh peralatan elektrik, dan usia minyak akan berakhir tidak lama lagi.
