Elképzelni is nehéz, hogy nézne ki a modern világ egyenáramú villanymotor (és mellesleg AC) nélkül. Minden modern mechanizmus elektromos motorral van felszerelve. Különböző célja lehet, de jelenléte általában kritikus. Várhatóan a közeljövőben az egyenáramú motor szerepe csak növekedni fog. E készülék nélkül ma már lehetetlen minőségi, megbízható és csendes, állítható sebességű berendezést létrehozni. De ez az állam és a világgazdaság egészének fejlődésének kulcsa.
Az egyenáramú motor történetéből
1821-ben végzett kísérletek során a híres tudós Faraday véletlenül felfedezte, hogy egy mágnes és egy áramvezető vezető valahogybefolyásolják egymást. Az állandó mágnes különösen egy egyszerű áramvezető áramkör elfordulását okozhatja. E kísérletek eredményeit további kutatásokhoz használták fel.
Thomas Davenport már 1833-ban megalkotott egy modellvonatot kis villanymotorral, amely képes vezetni.
1838-ban az Orosz Birodalomban egy 12 férőhelyes személyhajót építettek. Amikor ez az elektromos motorral hajtott csónak szembement az áramlattal a Néva mentén, az érzelmek valódi robbanását váltotta ki a tudományos közösségben, és nem csak.
Hogyan működik az egyenáramú motor
Ha felületesen nézzük a munkát, ahogy az iskolában teszik a fizikaórákon, akkor úgy tűnhet, hogy semmi bonyolult nincs benne. De ez csak első pillantásra van így. Valójában az elektromos hajtás tudománya az egyik legnehezebb a műszaki tudományágak körforgásában. Az elektromos motor működése során számos összetett fizikai jelenség fordul elő, amelyek még mindig nem teljesen tisztázottak, és különféle hipotézisekkel és feltételezésekkel magyarázzák.
Egyszerűsített változatban az egyenáramú motor működési elve a következőképpen írható le. Egy vezetőt mágneses térbe helyeznek, és áramot vezetnek át rajta. Ezenkívül, ha figyelembe vesszük a vezető keresztmetszetét, akkor láthatatlan erőkoncentrikus körök keletkeznek körülötte - ez egy mágneses mező, amelyet a vezetőben lévő áram képez. Mint már említettük, ezek a mágneses mezők az emberi szem számára láthatatlanok. De van egy egyszerű trükk, amellyel vizuálisan megfigyelheti őket. A legegyszerűbb módja az, hogy furatot készítünk rétegelt lemezen vagy vastag papírlapon, amelyen átvezetjük a vezetéket. Ebben az esetben a furat közelében lévő felületet vékonyan finoman diszpergált mágneses fémporral kell befedni (finom fűrészpor is használható). Amikor az áramkör zárva van, a porszemcsék a mágneses mező alakjában sorakoznak fel.
Valójában az egyenáramú motor működési elve ezen a jelenségen alapul. Az U alakú mágnes északi és déli pólusa közé egy áramvezető vezetéket helyeznek el. A mágneses mezők kölcsönhatása következtében a vezeték mozgásba jön. A mozgás iránya a pólusok elhelyezkedésétől függ, és pontosan meghatározható az úgynevezett karikaszabállyal.
Ampererősség
Azt az erőt, amely az áramot vezető vezetőt kiszorítja az állandó mágnes teréből, Amper-erőnek nevezik – az elektromos jelenségek híres kutatójáról. Az áram mértékegységét is róla nevezték el.
Ennek az erőnek a számszerű értékének meghatározásához meg kell szoroznia a vizsgált vezető áramát annak hosszával és a mágneses tér nagyságával (vektorával).
A képlet így fog kinézni:
F=IBL.
A legegyszerűbb motor modellje
Nagyjából véve a legprimitívebb motor megépítéséhez egy vezető anyagból (huzalból) álló keretet kell mágneses mezőbe helyezni, és árammal kell táplálni. A keret egy bizonyos szögben elfordul és megáll. Ez az álláspont a szakemberek szlengjérőlAz elektromos hajtás területét "halottnak" nevezik. A leállás oka, hogy a mágneses terek úgymond kompenzálva vannak. Más szavakkal, ez akkor történik, amikor az eredő erő nullával egyenlő. Ezért az egyenáramú motoros eszköz nem egy, hanem több keretet tartalmaz. Egy igazi ipari egységben (amely berendezésekre van felszerelve) nagyon-nagyon sok ilyen elemi áramkör lehet. Tehát, amikor az erők egyensúlyban vannak az egyik képkockán, a másik keret kihozza a "kábulatból".
Különböző teljesítményű motorok készülékének jellemzői
Az elektrotechnika világától távol álló ember is azonnal rájön, hogy állandó mágneses tér forrása nélkül egyszerűen szó sincs egyenáramú villanymotorról. Sokféle eszközt használnak ilyen forrásként.
Kis teljesítményű egyenáramú motorokhoz (12 V vagy kevesebb) az állandó mágnes az ideális megoldás. De ez az opció nem alkalmas nagy teljesítményű és méretű egységekhez: a mágnesek túl drágák és nehezek lesznek. Ezért a 220 V-os vagy nagyobb egyenáramú motorokhoz célszerűbb induktort (mezőtekercset) használni. Ahhoz, hogy az induktor mágneses tér forrásává váljon, tápfeszültséggel kell ellátni.
Elektromos motor kialakítás
Általában minden egyenáramú motor kialakítása a következő elemeket tartalmazza:kollektor, állórész és armatúra.
Az armatúra a motor tekercsének csapágyelemeként szolgál. Vékony elektromos acéllemezekből áll, a kerületükön hornyokkal a huzal lefektetéséhez. A gyártás anyaga ebben az esetben nagyon fontos. Mint már említettük, elektromos acélt használnak. Ezt az anyagminőséget nagy, mesterségesen termesztett szemcseméret és puhaság jellemzi (az alacsony széntartalom következtében). Ezenkívül a teljes szerkezet vékony, szigetelt lemezekből áll. Mindez nem teszi lehetővé parazita áramok kialakulását, és megakadályozza az armatúra túlmelegedését.
Az állórész egy rögzített alkatrész. A korábban tárgy alt mágnes szerepét tölti be. A modellmotor működésének laboratóriumi bemutatására, az átláthatóság és az alapelvek jobb megértése érdekében, kétpólusú állórészt használnak. Az igazi ipari motorok nagyszámú póluspárral rendelkező eszközöket használnak.
A kollektor egy kapcsoló (csatlakozó), amely árammal látja el az egyenáramú motor tekercselési áramköreit. Jelenléte feltétlenül szükséges. Enélkül a motor szaggatottan fog járni, nem simán.
Változatos motorok
Nincs egy univerzális motor, amelyet a technika és a nemzetgazdaság abszolút minden ágában alkalmaznának, és az üzemeltetés során a biztonság és megbízhatóság terén minden követelménynek megfelelne.
Legyen nagyon óvatos az egyenáramú motor kiválasztásakor. A javítás rendkívül nehéz és költségesolyan eljárás, amelyet csak megfelelően képzett személyzet végezhet el. És ha a motor kialakítása és képességei nem felelnek meg a követelményeknek, akkor jelentős összegeket kell költeni a javításokra.
Négy fő típusa van az egyenáramú motoroknak: kefés, inverteres, egypólusú és univerzális szálcsiszolt egyenáramú motorok. Mindegyik típusnak megvannak a maga pozitív és negatív tulajdonságai. Mindegyikről rövid leírást kell adni.
DC kefés motorok
Az ilyen típusú motorok megvalósításának számos lehetséges módja van: egy kollektor és páros számú áramkör, több kollektor és több tekercskör, három kollektor és ugyanannyi tekercsfordulat, négy kollektor és két tekercselés, négy kollektor és négy áramkör a horgonyon, és végül - nyolc kollektor egy dübel keret nélkül.
Ezt a motortípust a kivitelezés és a gyártás viszonylagos egyszerűsége jellemzi. Emiatt vált univerzális motorként ismertté, amelynek alkalmazása igen széleskörű: a játék rádióvezérlésű autóktól a nagyon összetett és csúcstechnológiás, Németországban vagy Japánban gyártott CNC szerszámgépekig.
Az inverteres motorokról
Általánosságban elmondható, hogy ez a motortípus nagyon hasonlít a kollektorhoz, és ugyanazok az előnyök és hátrányok. Az egyetlen különbség az indítómechanizmusban van: ez többtökéletes, amely lehetővé teszi a fordulatszám egyszerű megfordítását és a rotor fordulatszámának beállítását. Így az ilyen típusú egyenáramú motorok teljesítménye számos paraméterben felülmúlja a kollektoros motorokat.
De ha valamiben nyereség van, akkor bizonyos dolgokban veszteség is lesz. Ez az univerzum tagadhatatlan törvénye. Tehát ebben az esetben: a fölényt egy meglehetősen bonyolult és szeszélyes technika biztosítja, ami sokszor kudarcot vall. A tapaszt alt szakemberek szerint az inverteres egyenáramú motorok javítása meglehetősen nehézkes. Néha még a tapaszt alt villanyszerelők sem tudják diagnosztizálni a rendszer meghibásodását.
Az egypólusú egyenáramú motorok jellemzői
A működési elv változatlan marad, és a vezető mágneses mezőinek kölcsönhatásán alapul az árammal és a mágnessel. De az áramvezető nem vezeték, hanem egy tengelyen forgó korong. Az áramellátás a következőképpen történik: az egyik érintkező a fémtengelyen zár, a másik pedig az úgynevezett kefén keresztül köti össze a fémkör szélét. Egy ilyen motor, amint látható, meglehetősen összetett felépítésű, ezért gyakran meghibásodik. A fő alkalmazás az elektromosság és az elektromos hajtás fizikája területén végzett tudományos kutatás.
Az univerzális kommutátoros motorok jellemzői
Elvileg ez a motortípus nem hordoz semmi újat. De van egy nagyon fontos tulajdonsága - a munkaképességa DC hálózatról és az AC hálózatról. Néha ez a tulajdonság jelentős pénzt takaríthat meg a berendezések javításán és korszerűsítésén.
A váltakozó áram frekvenciája szigorúan szabályozott, és 50 Hertz. Más szóval, a negatív töltésű részecskék mozgási iránya másodpercenként 50-szer változik. Egyesek tévesen úgy vélik, hogy az elektromos motor forgórészének is meg kell változtatnia a forgásirányt (az óramutató járásával megegyezően - balra) másodpercenként 50-szer. Ha ez igaz lenne, akkor a váltakozó áramú villanymotorok bármilyen hasznos alkalmazása szóba sem jöhetne. Mi történik a valóságban: az armatúra és az állórész tekercseinek áramát a legegyszerűbb kondenzátorok segítségével szinkronizálják. Ezért, amikor az armatúra keretén az áram iránya megváltozik, az állórészen is megváltozik. Így a rotor folyamatosan egy irányba forog.
Sajnos az ilyen típusú egyenáramú motorok hatásfoka sokkal alacsonyabb, mint az inverteres és egypólusú motoroké. Ezért használata meglehetősen szűk területekre korlátozódik - ahol minden áron a maximális megbízhatóság elérése szükséges, anélkül, hogy figyelembe vennék az üzemeltetési költségeket (például haditechnika).
Záró záradékok
A technológia nem áll meg, és ma világszerte számos tudományos iskola versenyez egymással, és törekszik egy olcsó és gazdaságos, nagy hatásfokú és teljesítményű motor létrehozására. Az egyenáramú villanymotorok teljesítménye évről évre nő, míg az övékenergiafogyasztás.
A tudósok azt jósolják, hogy a jövőt az elektromos berendezések határozzák meg, és az olaj kora hamarosan véget ér.
