Principi del motore elettrico per i manichini

La base del motore elettrico, sia corrente continua che corrente alternata, si basa sulla forza Ampere. Se non soffocate come si presenta, allora nulla sarà mai incomprensibile.

Fig. 1

PS In realtà, esiste un prodotto vettoriale e differenziali, ma questi sono dettagli e abbiamo un caso speciale semplificato.

La direzione della forza ampere è determinata dalla regola della mano sinistra.

Fig.2

Metti mentalmente il palmo sinistro sulla figura superiore e ottieni la direzione delle forze Ampere. Digita allungare il telaio con la corrente in quella posizione, come mostrato in Fig. 1. E qui non girerà nulla, il telaio è in equilibrio, stabile.

E se il frame con la corrente viene ruotato in modo diverso, questo è ciò che accadrà:

Figura 3

Qui non c'è già equilibrio, la forza di Ampere apre le pareti opposte in modo che il telaio inizi a ruotare. Viene visualizzata la rotazione meccanica. Questa è la base del motore elettrico, l'essenza stessa, quindi solo i dettagli.

Avanti.

Ora cosa farà il frame con corrente in Fig. 3? Se il sistema è perfetto, senza attrito, allora ovviamente ci saranno oscillazioni. Se è presente l'attrito, le oscillazioni si attenuano gradualmente, il telaio con la corrente si stabilizza e diventa come in Fig. 1.

Ma abbiamo bisogno di una rotazione costante e può essere raggiunto in due modi fondamentalmente diversi, e da qui sorge la differenza tra i motori DC e quelli elettrici.

Metodo 1. Cambia la direzione della corrente nel frame.

Questo metodo viene utilizzato nei motori a corrente continua e nei suoi discendenti.

Stiamo guardando le foto. Lascia che il nostro motore sia diseccitato e che il telaio con la corrente sia orientato in qualche modo in modo casuale, come ad esempio questo:

Fig. 4.1 Cornice posizionata casualmente

La forza dell'ampere agisce su un telaio posizionato casualmente e inizia a ruotare.

Figura 4.2

Durante il movimento, il telaio raggiunge un angolo di 90 °. Il momento (momento di una coppia di forze o momento di rotazione) è massimo.

Figura 4.3

E ora la cornice raggiunge una posizione quando non c'è momento di rotazione. E se non si spegne la corrente ora, la forza Ampere rallenterà già il frame e alla fine del mezzo giro il frame si fermerà e inizierà a ruotare nella direzione opposta. Ma non ne abbiamo bisogno.

Pertanto, facciamo una mossa difficile in Fig. 3 - cambiamo la direzione della corrente nel frame.

Fig.4.4

E dopo aver attraversato questa posizione, il telaio con la direzione corrente modificata non viene più frenato, ma accelera di nuovo.

Fig.4.5

E quando il frame si avvicina alla successiva posizione di equilibrio, cambiamo di nuovo la corrente.

Fig.4.6

E il telaio continua di nuovo ad accelerare dove dobbiamo.

E così risulta una rotazione costante. È bello? Splendidamente. È solo necessario cambiare la direzione dell'attuale due volte per giro e l'intero business.

E lo fa, cioè fornisce una modifica dell'unità speciale corrente - unità pennello-raccoglitore. In linea di principio, è organizzato come segue:

Figura 5

La figura è chiara e senza spiegazioni. La cornice sfrega su un contatto, quindi su un altro e quindi la corrente cambia.

Una caratteristica molto importante dell'unità di raccolta pennello è la sua piccola risorsa. A causa dell'attrito. Ad esempio, ecco il motore DPR-52-N1: il tempo di funzionamento minimo di 1000 ore. Allo stesso tempo, la durata dei moderni motori brushless è di oltre 10.000 ore e i motori AC (non ci sono SHKU) più di 40.000 ore.

Post Script. Oltre al motore DC standard (standard, questo significa un'unità di raccolta spazzole), c'è anche il suo sviluppo: un motore DC brushless (BDTT) e un motore valvola.

BDTT differisce in quanto la corrente lì cambia elettronicamente (i transistor si chiudono e si aprono) e la valvola è ancora più ripida, cambia anche la corrente, controllando il momento. In generale, un BDTT con una valvola in complessità è paragonabile a un azionamento elettrico, perché ha tutti i tipi di sensori di posizione del rotore (sensori Hall per esempio) e un controller elettronico complesso.

La differenza tra BDTT e il motore della valvola sotto forma di contro-EMF. Nel BDT c'è un trapezio (un cambiamento grossolano), e in un motore a valvola - una sinusoide, un mezzo più fluido.

In inglese, BDT è BLDC e il motore della valvola è PMSM.

Metodo 2. Il flusso magnetico viene ruotato, ad es. campo magnetico.

Un campo magnetico rotante si ottiene usando una corrente trifase alternata. C'è uno statore.

Figura 6

E ci sono 3 fasi di corrente alternata.

Fig. 7

Tra loro, apparentemente 120 gradi, gradi elettrici.

Queste tre fasi sono posizionate nello statore in un modo speciale in modo che vengano ruotate geometricamente di 120 ° l'una verso l'altra.

Fig.8

E poi quando viene applicata energia trifase, si ottiene un campo magnetico rotante piegando i flussi magnetici dai tre avvolgimenti.

Fig.9

Successivamente, il campo magnetico rotante "preme" la forza Ampere sul nostro telaio e ruota.

Ma ci sono anche differenze, due modi diversi.

Metodo 2a Il telaio è alimentato (motore sincrono).

Diamo mezzi alla tensione del frame (costante), il frame è esposto al campo magnetico. Ricordi la figura 1 dall'inizio? Ecco come diventa la cornice.

Fig.10 (Fig.1)

Ma qui il campo magnetico gira e non si blocca. Cosa farà la cornice? Inoltre ruoterà, seguendo il campo magnetico.

Esse (il frame e il campo) ruotano alla stessa frequenza o in modo sincrono, quindi questi motori sono chiamati motori sincroni.

Metodo 2b. Il telaio non è alimentato (motore asincrono).

Il trucco è che il frame non si nutre, non si nutre affatto. Solo un filo così chiuso.

Quando iniziamo a ruotare il campo magnetico, secondo le leggi dell'elettromagnetismo, nel telaio viene indotta una corrente. La forza dell'ampere è ottenuta da questo campo corrente e magnetico. Ma la forza di Ampere sorgerà solo se il frame si sposta in relazione al campo magnetico (una storia ben nota con gli esperimenti di Ampere e i suoi viaggi nella stanza successiva).

Quindi il frame rimarrà sempre indietro rispetto al campo magnetico. E poi, se per qualche motivo improvvisamente lo raggiunge, allora la punta del campo scomparirà, la corrente scomparirà, la forza Ampere scomparirà e tutto scomparirà del tutto. Cioè, in un motore a induzione il telaio è sempre in ritardo rispetto al campo e la loro frequenza significa diversa, cioè ruotano in modo asincrono, quindi il motore è chiamato asincrono.

Vedi anche su questo argomento: Come sono disposti e funzionanti i motori asincroni monofase?, Tipi di generatori elettrici, dispositivo e loro funzionamento