Електродвигуни постійно використовуються для живлення пристроїв, якими ми користуємося щодня. Будь то двигун вентилятора, який охолоджує вас у спекотний день, двигун у вашому вентиляторі листів або електричний автомобіль, без електричних двигунів, світ був би зовсім іншим.
Що таке електродвигун?
Електродвигун - це машина, яка може перетворювати електричну енергію в механічну (зокрема, кінетичну енергію або енергію руху). Зазвичай це досягається використанням зв'язку між електрикою та магнетизмом.
Електродвигуни можуть живитися від струму змінного струму, наприклад, від струмової розетки, або від струму постійного струму, який подається від акумулятора.
Як працює електродвигун?
Основний принцип роботи електродвигуна полягає в тому, що повинна бути котушка дроту, яка може вільно обертатися в присутності зовнішнього магнітного поля.
Коли струм проходить через дротяну котушку, взаємодія струму і поля створює крутний момент, змушуючи котушку обертатися. Наприклад, за допомогою цього обертання можна обертати шини на іграшковій машині, або він може приводити в рух колінчастий вал і перетворювати обертальний рух у лінійний рух.
Як зробити власний електродвигун
Іноді найкращий спосіб зрозуміти, як працює двигун, - це самостійно його виготовити. Ви можете побудувати простий двигун постійного струму із загальними побутовими предметами.
Посилаючи струм через ретельну форму дроту в присутності магнітного поля, ми можемо творити частина нашої схеми, яка буде обертатися, дозволяючи нам перетворити електричну енергію в механічну енергія.
Речі, які вам знадобляться
- Намотування дроту
- D-елементна батарея 1,5 В
- 2 скріпки
- Постійний магніт
- Стрічка
Зробіть котушку з дроту, обмотавши кілька разів обмотувальний дріт навколо 1,5-В батареї елемента «D» (батарея служить формою; зніміть котушку, коли закінчите намотування). Залиште приблизно 2-3 см стирчати з обох кінців. Переконайтесь, що всі повороти накручені в одному напрямку.
Котушка повинна бути добре збалансована на цих кінцях, щоб вона могла легко обертатися, якщо помістити її в люльку, передбачену скріпками. Вам слід утримувати котушку разом, скручуючи останню петлю навколо котушок, щоб обмотати котушки.
Коли котушка знаходиться в показаному положенні, на одному з кінців дроту, який буде торкатися скріпок, ізоляція повинна бути знята лише з нижньої сторони. Другий кінець слід повністю зачистити там, де він стикається зі скріпкою. Таким чином, струм буде протікати через котушку приблизно половину часу.
Зігніть дві скріпки, щоб вони тримали котушку, як показано, і закріпили їх на місці.
Помістіть постійний магніт під свою котушку.
Підключіть блок живлення - наприклад, акумулятор D, який ви використовували як форму, - до скріпок.
Спробуйте запустити свій двигун, даючи котушці невелике обертання. Спробуйте, налаштуйте, спробуйте, налаштуйте, спробуйте і налаштуйте ще раз, поки не досягнете успіху!
Як це працює?
Якщо котушка орієнтована, як показано на зображенні, через котушку струм проходить за годинниковою стрілкою і магнітне поле спрямоване вгору, тоді верх котушка буде відчувати силу, що вказує (відносно екрана комп'ютера, на якому ви переглядаєте це), а дно котушки буде відчувати силу, що вказує в. Це призведе до обертання котушки.
Як тільки ваша котушка повернеться на 180 градусів, струм буде текти проти годинникової стрілки. Однак, оскільки ви розірвали половину дроту, протягом часу, коли котушка інвертується, струм не буде протікати. Це робиться для того, щоб ми не отримали силу в зворотному напрямку, що робить котушку зворотною, а не продовжує.
За умови, що початковий поштовх через поле досить сильний, котушка перевернеться на 180 градусів, роблячи повну обертання, до кінця якого струм тече таким чином, що сила змушує його здійснити ще одне обертання так само раніше. Якщо все збалансовано досить добре, двигун повинен обертатися досить швидко і протягом тривалого часу.
Комерційні моторні деталі
Компоненти комерційного двигуна включають наступне:
арматура є енергетичною частиною двигуна. Він може бути розташований на ротор (обертову частину) або статор (нерухома частина.) Арматура складається з котушок дроту, які взаємодіють з магнітним полем при проходженні струму. У нашому саморобному двигуні котушкою були якір і ротор, а скріпки служили статором.
Щітки дозволяють передавати струм на ротор під час його обертання. У нашому саморобному двигуні точка контакту скріпок та мідного дроту виконувала ту саму мету.
A комутатор служить для періодичного звороту поточного напрямку. Це потрібно для постійного струму або двигуна постійного струму, але зазвичай не для змінного струму або двигуна змінного струму, оскільки струм вже змінює напрямок. Ми досягли струму включення / виключення в нашому двигуні, тримаючи одну сторону контактного дроту ізольованою.
A польовий магніт або польові котушки (електромагніти) створюють необхідне магнітне поле.
вісь являє собою стержнеподібну деталь, суміщену з віссю обертання ротора таким чином, що вона обертається разом з ротором. Горизонтальні кінці нашого саморобного двигуна по суті були віссю.
A шестерня - це невелика шестерня, яка може використовуватися для передачі руху двигуна на інший об'єкт або частину машини.
Типи електродвигунів
Існує багато різних типів електродвигунів. Спочатку вони поділяються на двигуни змінного або постійного струму, але також можливо багато інших варіантів. Будь то для важких, легких, сільськогосподарських або загальних цілей, тут перелічено лише деякі з багатьох типів.
A однофазний двигун працює від одного джерела змінного струму.
A трифазний двигун це той, який приводиться в дію трьома змінними струмами однакової частоти поза фазою один з одним.
A синхронний двигун - двигун, період обертання якого ціле число, кратне частоті змінного струму.
У асинхронний або асинхронний двигун, електричний струм у роторі генерується електромагнітною індукцією від магнітного поля обмотки статора.
A кроковий двигун - це безщітковий двигун постійного струму, який розбиває повний оберт на рівні рівні. Двигун може рухатися та утримуватись на будь-якій із сходинок.
Електричні генератори
Електричні генератори є реверсом електродвигунів; вони беруть механічну енергію і перетворюють її в електричну. Це можна зробити різними способами.
Наприклад, енергія вітру може використовуватися для повороту лопатей вентилятора вітрогенератора, які обертають ротор всередині генератора, та електромагнітної індукції, що спричиняє приплив струму. Гідроелектростанції працюють подібним чином, коли падаюча вода обертає лопаті в турбіні.