עקרונות המנוע החשמלי לדמויות

בסיס המנוע החשמלי, זרם ישר וזרם חילופין, מבוסס על כוח אמפר. אם לא תחנק איך יתברר, שום דבר לעולם לא יהיה מובן.

איור 1

P.S. למעשה, יש מוצר וקטורי והפרשים, אך אלה פרטים ויש לנו מקרה פשוט ומיוחד.

כיוון כוח האמפר נקבע על ידי שלטון שמאל.

איור 2

הנח ידנית את כף היד השמאלית על הדמות העליונה וקבל את הכיוון של כוחות אמפר. היא מקלידת למתוח את המסגרת עם הזרם במצב זה כפי שמוצג באיור 1. ושום דבר לא יסתובב כאן, המסגרת באיזון, יציבה.

ואם המסגרת עם הזרם מסתובבת אחרת, אז זה מה שיקרה:

איור 3

אין כאן כבר שיווי משקל, כוח האמפר פרש את הקירות הנגדיים כך שהמסגרת מתחילה להסתובב. סיבוב מכני מופיע. זה הבסיס של המנוע החשמלי, עצם המהות, ואז רק הפרטים.

הבא.

עכשיו מה תעשה המסגרת עם הזרם באיור 3? אם המערכת מושלמת, ללא חיכוך, ברור שיהיו תנודות. אם קיים חיכוך, אז התנודות לחות בהדרגה, המסגרת עם הזרם מתייצבת והופכת להיות כמו באיור 1.

אך אנו זקוקים לסיבוב מתמיד וניתן להשיג אותו בשתי דרכים שונות במהותן, ומכאן ההבדל עולה בין מנועי DC ומנועים חשמליים.

שיטה 1. שנה את כיוון הזרם במסגרת.

שיטה זו משמשת במנועי DC וצאצאיה.

אנו צופים בתמונות. תן למנוע שלנו להיות ללא אנרגיה והמסגרת עם הזרם מכוונת איכשהו באופן אקראי, כמו למשל:

איור 4.1 מסגרת במיקום אקראי

כוח אמפר פועל על מסגרת הממוקמת באופן אקראי והוא מתחיל להסתובב.

איור 4.2

במהלך התנועה המסגרת מגיעה לזווית של 90 מעלות. הרגע (רגע של זוג כוחות או רגע סיבוב) הוא מקסימאלי.

איור 4.3

ועכשיו המסגרת מגיעה למצב בו אין רגע של סיבוב. ואם לא תכבה את הזרם כעת, כוח אמפר כבר יאט את המסגרת ובסוף חצי סיבוב המסגרת תיפסק ותתחיל להסתובב בכיוון ההפוך. אבל אנחנו לא צריכים את זה.

לכן אנו מבצעים מהלך מסובך באיור 3 - אנו משנים את כיוון הזרם במסגרת.

איור.4.4

ולאחר חציית מיקום זה, המסגרת עם הכיוון הנוכחי שהשתנה כבר לא נבלמת, אלא מאיצה שוב.

איור 4.4

וכאשר המסגרת מתקרבת למצב שיווי המשקל הבא, אנו משנים את הזרם שוב.

איור .4.6

והמסגרת שוב ממשיכה להאיץ איפה שאנחנו צריכים.

וכך מסתבר סיבוב מתמיד. האם זה יפה? נחמד. צריך רק לשנות את הכיוון של הפעמיים הנוכחיות בכל מהפכה ואת כל העסק.

והוא עושה את זה, כלומר מספק שינוי יחידה מיוחדת נוכחית - יחידת אספן מברשות. באופן עקרוני, זה מסודר כדלקמן:

איור 5

הנתון ברור וללא הסבר. המסגרת משפשפת על מגע אחד ואז על אחר, וכך הזרם משתנה.

מאפיין חשוב מאוד של יחידת אספן המברשות הוא המשאב הקטן שלה. בגלל חיכוך. לדוגמא, הנה מנוע DPR-52-N1 - זמן ההפעלה המינימלי של 1000 שעות. יחד עם זאת, חיי השירות של מנועים מודרניים ללא מברשות הם יותר מ 10,000 שעות, ומנועי AC (אין שם גם SHKU) יותר מ 40,000 שעות.

תסריט פוסט. בנוסף למנוע DC רגיל (רגיל, פירוש הדבר עם יחידת אספן מברשות), יש גם פיתוחו: מנוע DC נטול מברשות (BDTT) ומנוע שסתום.

BDTT שונה בכך שהזרם שם משתנה אלקטרונית (טרנזיסטורים נסגרים ופתוחים), והשסתום תלול עוד יותר, הוא גם משנה את הזרם, ושולט על הרגע. באופן כללי, BDTT עם שסתום במורכבות דומה להשוואה חשמלית, מכיוון שיש בו כל מיני חיישני מיקום הרוטור (חיישני הול למשל) ובקר אלקטרוני מורכב.

ההבדל בין BDTT ומנוע השסתום בצורה של EMF נגדי. ב- BDT יש טרפז (שינוי גס), ובמנוע שסתום - סינוסואיד, אמצעי חלק יותר.

באנגלית BDT הוא BLDC, ומנוע השסתום הוא PMSM.

שיטה 2. השטף המגנטי מסתובב, כלומר שדה מגנטי.

שדה מגנטי מסתובב מתקבל באמצעות זרם תלת פאזי לסירוגין. יש סטטור.

איור 6

ויש 3 שלבים של זרם חילופין.

איור 7

ביניהם, כנראה 120 מעלות, מעלות חשמל.

שלושת השלבים הללו ממוקמים בסטטוס בצורה מיוחדת כך שהם מסתובבים גיאומטרית 120 מעל זה לזה.

איור 8

ואז כאשר מופעל כוח תלת פאזי, מתקבל שדה מגנטי מסתובב על ידי קיפול שטפים מגנטיים משלושת הסיבובים.

איור 9

בשלב הבא, השדה המגנטי המסתובב "לוחץ" על כוח אמפר על המסגרת שלנו והוא מסתובב.

אבל יש גם הבדלים, שתי דרכים שונות.

שיטה 2 א. המסגרת מופעלת (מנוע סינכרוני).

אנו נותנים אמצעים למתח המסגרת (קבוע), המסגרת חשופה לשדה המגנטי. זוכר את איור 1 מההתחלה? כך הופכת המסגרת.

איור 10 (איור 1)

אבל השדה המגנטי כאן מסתובב ולא רק תלוי. מה תעשה המסגרת? זה גם יסתובב, בעקבות השדה המגנטי.

הם (המסגרת והשדה) מסתובבים באותה תדר, או באופן סינכרוני, כך שמנועים אלה נקראים מנועים סינכרוניים.

שיטה 2b. המסגרת אינה מופעלת (מנוע אסינכרוני).

החוכמה היא שהמסגרת לא ניזונה, בכלל לא ניזונה. רק חוט כל כך סגור.

כאשר אנו מתחילים לסובב את השדה המגנטי, על פי חוקי האלקטרומגנטיות, זרם נוצר במסגרת. כוח אמפר מתקבל משדה זרם ומגנטי זה. אולם הכוח של אמפר יתעורר רק אם המסגרת תעבור יחסית לשדה המגנטי (סיפור ידוע עם הניסויים של אמפר ונסיעותיו לחדר הסמוך).

כך שהמסגרת תמיד תהיה מפגרת אחרי השדה המגנטי. ואז, אם מסיבה כלשהי היא תדביק אותו פתאום, אז קצה השדה ייעלם, הזרם ייעלם, כוח האמפר ייעלם והכל ייעלם לגמרי. כלומר, במנוע אינדוקציה המסגרת תמיד מפגרת מאחורי השדה והתדר שלהם פירושו שונה, כלומר הם מסתובבים בצורה אסינכרונית, ולכן המנוע נקרא אסינכרוני.

ראה גם בנושא זה: כיצד מנועים ופועלים מנועים אסינכרוניים חד-פאזיים?, סוגי גנרטורים חשמליים, מכשירים והפעלתם