Электродвигатели постоянно используются для питания устройств, которые мы используем каждый день. Будь то вентилятор, охлаждающий вас в жаркий день, двигатель воздуходувки для листьев или электромобиль, без электродвигателей, мир был бы совсем другим.
Что такое электродвигатель?
Электродвигатель - это машина, которая может преобразовывать электрическую энергию в механическую (в частности, кинетическую энергию или энергию движения). Обычно это достигается за счет использования взаимосвязи между электричеством и магнетизмом.
Электродвигатели могут питаться от переменного тока, например, от сетевой розетки, или постоянного тока, например от аккумулятора.
Как работает электродвигатель?
Основной принцип, лежащий в основе электродвигателя, заключается в том, что должна быть катушка с проволокой, которая могла бы свободно вращаться в присутствии внешнего магнитного поля.
Когда ток проходит через проволочную катушку, взаимодействие между током и полем создает крутящий момент, заставляющий катушку вращаться. Это вращение можно использовать, например, для вращения шин игрушечной машины, или оно может приводить в движение коленчатый вал и преобразовывать вращательное движение в поступательное.
Как сделать собственный электродвигатель
Иногда лучший способ понять, как работает двигатель, - это построить его самостоятельно. Вы можете построить простой двигатель постоянного тока из обычных предметов домашнего обихода.
Посылая ток через проволоку тщательно продуманной формы в присутствии магнитного поля, мы можем создать часть нашей цепи, которая будет вращаться, позволяя нам преобразовывать электрическую энергию в механическую энергия.
Вещи, которые вам понадобятся
- Обмоточный провод
- Батарея D cell 1,5 В
- 2 скрепки
- Постоянный магнит
- Лента
Сделайте катушку из проволоки, обернув ее вокруг батареи 1,5 В с ячейкой "D" несколько раз (батарея служит формой; снимите катушку, когда закончите намотку). Оставьте примерно 2-3 см торча с обоих концов. Убедитесь, что все витки намотаны в одном направлении.
Катушка должна быть хорошо сбалансирована на этих концах, чтобы она могла легко поворачиваться, когда ее помещают в держатель, предусмотренный скрепками. Вы должны удерживать катушку вместе, скручивая последнюю петлю вокруг катушек, чтобы намотать катушки вместе.
Когда катушка находится в показанном положении, с одного из концов провода, который будет соприкасаться со скрепками, изоляция должна быть удалена только с нижней стороны. Другой конец должен быть полностью обнажен в месте контакта со скрепкой. Таким образом, примерно половину времени через катушку будет проходить ток.
Согните две скрепки так, чтобы они удерживали катушку, как показано, и закрепили их на месте.
Поместите под катушку постоянный магнит.
Подключите источник питания, например батарею D, которую вы использовали в качестве формы, к скрепкам.
Попробуйте запустить мотор, слегка покрутив катушку. Попробуйте, настройте, попробуйте, настройте, попробуйте и снова настройтесь, пока не добьетесь успеха!
Как это работает?
Если катушка ориентирована, как показано на изображении, ток проходит через катушку по часовой стрелке, а магнитное поле направлено вверх, тогда верхняя часть катушка будет чувствовать силу, указывающую (относительно экрана компьютера, на котором вы ее просматриваете), а нижняя часть катушки будет чувствовать силу, указывающую в. Это заставит катушку вращаться.
Как только ваша катушка повернется на 180 градусов, ток будет течь против часовой стрелки. Однако, поскольку вы сняли половину провода, ток не будет течь, пока катушка перевернута. Это сделано для того, чтобы у нас не возникла сила в противоположном направлении, заставляющая катушку реверсировать, а не продолжать.
При условии, что первоначальный толчок из-за поля достаточно силен, катушка перевернется на 180 градусов, что приведет к полному вращение, к концу которого ток течет таким образом, что сила заставляет его совершить еще один оборот, так же как перед. Если все достаточно хорошо сбалансировано, мотор должен вращаться довольно быстро и долго.
Запчасти для коммерческих двигателей
Компоненты коммерческого двигателя включают следующее:
В арматура является силовой частью двигателя. Он может быть расположен на ротор (вращающаяся часть) или статор (неподвижная часть.) Якорь состоит из катушек проволоки, которые взаимодействуют с магнитным полем при прохождении тока. В нашем самодельном двигателе катушка была якорем и ротором, а скрепки - статором.
Кисти позволяют току передаваться на ротор при его вращении. В нашем самодельном моторе точка контакта скрепок и медного провода служила той же цели.
А коммутатор служит для периодического изменения направления тока на обратное. Это необходимо для двигателя постоянного тока или двигателя постоянного тока, но обычно не требуется для двигателя переменного тока или двигателя переменного тока, потому что ток уже меняет направление. Мы добились включения / выключения тока в нашем двигателе, оставив одну сторону контактного провода изолированной.
А полевой магнит или же катушки возбуждения (электромагниты) создают необходимое магнитное поле.
В ось представляет собой стержневую деталь, совмещенную с осью вращения ротора, так что она вращается вместе с ротором. Горизонтальные концы нашего самодельного мотора были по сути осью.
А шестерня представляет собой небольшую шестеренку, которая может использоваться для передачи движения двигателя другому объекту или части машины.
Типы электродвигателей
Есть много разных типов электродвигателей. Хотя сначала они подразделяются на двигатели переменного и постоянного тока, возможны и многие другие варианты. Будь то тяжелые, легкие, сельскохозяйственные или общие, здесь перечислены лишь некоторые из множества типов.
А однофазный двигатель работает от одного источника переменного тока.
А трехфазный двигатель это тот, который приводится в действие тремя переменными токами одинаковой частоты, не совпадающими по фазе друг с другом.
А синхронный двигатель - это двигатель, период вращения которого кратен частоте переменного тока.
В асинхронный или же Индукционный двигатель, электрический ток в роторе создается за счет электромагнитной индукции магнитного поля обмотки статора.
А шаговый двигатель это бесщеточный двигатель постоянного тока, который разбивает полный оборот на равные ступени. Мотор может двигаться и удерживаться на любом из шагов.
Электрические генераторы
Электрогенераторы - это реверс электродвигателей; они берут механическую энергию и преобразуют ее в электрическую. Это можно сделать разными способами.
Например, энергия ветра может использоваться для вращения лопастей вентилятора ветрогенератора, которые вращают ротор внутри генератора, и возникающая в результате электромагнитная индукция вызывает протекание тока. Аналогичным образом работают гидроэлектростанции: падающая вода вращает лопасти турбины.