Modern dünyanın DC elektrik motoru (ve bu arada bir AC motoru) olmadan nasıl görüneceğini hayal etmek bile zor. Herhangi bir modern mekanizma bir elektrik motoruyla donatılmıştır. Farklı bir amacı olabilir, ancak varlığı kural olarak çok önemlidir. Yakın gelecekte DC motorun rolünün sadece artması bekleniyor. Zaten bugün, bu cihaz olmadan, ayarlanabilir hızlarda yüksek kaliteli, güvenilir ve sessiz ekipman oluşturmak imkansızdır. Ancak bu, devletin ve bir bütün olarak dünya ekonomisinin gelişmesinin anahtarıdır.
DC motorun tarihçesinden
Ünlü bilim adamı Faraday, 1821'deki deneyler sırasında yanlışlıkla bir mıknatıs ve akım taşıyan bir iletkenin bir şekildebirbirini etkiler. Özellikle kalıcı bir mıknatıs, basit bir akım taşıyan iletken devrenin dönmesine neden olabilir. Bu deneylerin sonuçları daha fazla araştırma için kullanıldı.
Daha 1833'te Thomas Davenport, onu sürebilen küçük bir elektrik motoruna sahip bir model tren yarattı.
1838'de Rus İmparatorluğu'nda 12 kişilik bir yolcu teknesi inşa edildi. Bu elektrik motorlu tekne Neva boyunca akıntıya karşı gittiğinde, bilim camiasında gerçek bir duygu patlamasına neden oldu.
DC motor nasıl çalışır
İşe yüzeysel bakarsanız, okulda fizik derslerinde yaptıkları gibi, içinde kesinlikle karmaşık bir şey yokmuş gibi görünebilir. Ama bu sadece ilk bakışta. Aslında, elektrikli tahrik bilimi, teknik disiplinler döngüsünde en zor olanlardan biridir. Bir elektrik motorunun çalışması sırasında, hala tam olarak anlaşılmayan ve çeşitli hipotez ve varsayımlarla açıklanan bir dizi karmaşık fiziksel olay meydana gelir.
Basitleştirilmiş bir versiyonda, bir DC motorun çalışma prensibi aşağıdaki gibi tanımlanabilir. Bir iletken manyetik alana yerleştirilir ve içinden bir akım geçirilir. Ayrıca, iletkenin kesitini düşünürsek, çevresinde görünmez kuvvet eşmerkezli daireler ortaya çıkar - bu, iletkendeki akımın oluşturduğu manyetik bir alandır. Daha önce de belirtildiği gibi, bu manyetik alanlar insan gözüyle görülmez. Ancak onları görsel olarak gözlemlemenizi sağlayan basit bir numara var. En kolay yol, kontrplakta veya telin içinden geçirileceği kalın bir kağıt yaprağında bir delik açmaktır. Bu durumda, deliğin yakınındaki yüzey, ince bir şekilde dağılmış manyetik metal tozu tabakası ile kaplanmalıdır (ince talaş da kullanılabilir). Devre kapatıldığında, toz parçacıkları manyetik alan şeklinde sıralanır.
Aslında bir DC motorun çalışma prensibi bu olguya dayanmaktadır. U şeklindeki bir mıknatısın kuzey ve güney kutupları arasına akım taşıyan bir iletken yerleştirilir. Manyetik alanların etkileşimi sonucunda tel harekete geçer. Hareketin yönü, direklerin nasıl konumlandırıldığına bağlıdır ve sözde gimlet kuralı ile kesin olarak belirlenebilir.
Amper Gücü
Akım taşıyan bir iletkeni kalıcı bir mıknatısın alanının dışına iten kuvvete, ünlü bir elektrik fenomeni araştırmacısından sonra Ampère kuvveti denir. Akımın birimi de onun adıyla anılır.
Bu kuvvetin sayısal değerini bulmak için, incelenen iletkendeki akımı, uzunluğu ve manyetik alanın büyüklüğü (vektörü) ile çarpmanız gerekir.
Formül şöyle görünecek:
F=IBL.
En basit motorun modeli
Kabaca söylemek gerekirse, en ilkel motoru yapmak için iletken malzemeden (tel) bir çerçeveyi manyetik bir alana yerleştirmeniz ve onu akımla beslemeniz gerekir. Çerçeve belirli bir açıyla dönecek ve duracaktır. Uzmanların argosunda bu pozisyonelektrikli sürücünün alanına "ölü" denir. Durmanın nedeni, manyetik alanların deyim yerindeyse telafi edilmiş olmasıdır. Başka bir deyişle, bu, bileşke kuvvet sıfıra eşit olduğunda olur. Bu nedenle, DC motor cihazı bir değil birkaç çerçeve içerir. Gerçek bir endüstriyel ünitede (ekipman üzerine kuruludur), bu tür çok, çok sayıda temel devre olabilir. Yani, bir karede kuvvetler dengelendiğinde, diğer kare onu "sersemlikten" çıkarır.
Farklı güçteki motorların cihazının özellikleri
Elektrik mühendisliği dünyasından uzak bir kişi bile, sabit bir manyetik alan kaynağı olmadan herhangi bir DC elektrik motorunun söz konusu olmadığını hemen anlayacaktır. Bu tür kaynaklar olarak çeşitli cihazlar kullanılır.
Düşük güçlü DC motorlar için (12 volt veya daha az), kalıcı bir mıknatıs ideal çözümdür. Ancak bu seçenek, büyük güç ve boyuttaki birimler için uygun değildir: mıknatıslar çok pahalı ve ağır olacaktır. Bu nedenle, 220 V veya daha yüksek DC motorlar için bir indüktör (alan sargısı) kullanmak daha uygundur. İndüktörün bir manyetik alan kaynağı olabilmesi için ona güç verilmesi gerekir.
Elektrik motoru tasarımı
Genel olarak, herhangi bir DC motorun tasarımı aşağıdaki unsurları içerir:kollektör, stator ve armatür.
Armatür, motor sargısı için bir yatak elemanı görevi görür. Telin döşenmesi için çevre çevresinde oluklar bulunan elektrik amaçlı ince çelik levhalardan oluşur. Bu durumda üretim malzemesi çok önemlidir. Daha önce de belirtildiği gibi, elektrik çeliği kullanılır. Bu malzeme sınıfı, yapay olarak büyütülmüş büyük bir tane boyutu ve yumuşaklık (düşük karbon içeriğinin bir sonucu olarak) ile karakterize edilir. Ek olarak, tüm yapı ince, yalıtımlı levhalardan oluşur. Bütün bunlar parazit akımların oluşmasına izin vermez ve armatürün aşırı ısınmasını önler.
Stator sabit bir parçadır. Daha önce tartışılan mıknatısın rolünü yerine getirir. Bir model motorun laboratuvarda çalışmasını göstermek, netlik ve ilkelerin daha iyi anlaşılması için iki kutuplu bir stator kullanılır. Gerçek endüstriyel motorlar, çok sayıda kutup çiftine sahip cihazları kullanır.
Kollektör, DC motorun sargı devrelerine akım sağlayan bir anahtardır (konektör). Onun varlığı kesinlikle gereklidir. Onsuz, motor düzgün değil, sarsıntılı çalışır.
Motor çeşitleri
Teknolojinin tüm dallarında ve ülke ekonomisinde kesinlikle kullanılabilecek, işletme sırasında güvenlik ve güvenilirlik alanındaki tüm gereksinimleri karşılayan evrensel bir motor yoktur.
DC motor seçerken çok dikkatli olmalısınız. Onarım son derece zor ve pahalıdırsadece uygun niteliklere sahip personel tarafından gerçekleştirilebilecek bir prosedür. Ve motorun tasarımı ve yetenekleri gereksinimleri karşılamıyorsa, onarımlar için önemli fonlar harcanacaktır.
Dört ana DC motor türü vardır: fırçalı, inverter, tek kutuplu ve evrensel fırçalı DC motorlar. Bu türlerin her birinin kendi olumlu ve olumsuz nitelikleri vardır. Her birinin kısa bir açıklaması verilmelidir.
DC fırçalı motorlar
Bu tip motorları uygulamanın çok sayıda olası yolu vardır: bir kollektör ve çift sayıda devre, birkaç kollektör ve birkaç sargı devresi, üç kollektör ve aynı sayıda sargı dönüşü, dört kollektör ve iki sarma dönüşleri, dört kolektör ve çapa üzerinde dört devre ve son olarak - çerçevesiz bir çapa ile sekiz kollektör.
Bu motor türü, karşılaştırmalı uygulama ve üretim kolaylığı ile karakterize edilir. Bu nedenle, uygulaması çok kapsamlı olan evrensel bir motor olarak bilinir: oyuncak radyo kontrollü arabalardan Almanya veya Japonya'da yapılan çok karmaşık ve yüksek teknolojili CNC takım tezgahlarına kadar.
Inverter motorlar hakkında
Genel olarak, bu motor türü toplayıcıya çok benzer ve aynı avantaj ve dezavantajlara sahiptir. Tek fark fırlatma mekanizmasındadır: dahamükemmel, bu da hızı kolayca tersine çevirmenize ve rotor hızını ayarlamanıza olanak tanır. Bu nedenle, bu tip DC motorun performansı, bir dizi parametrede kollektör motorlarından daha üstündür.
Ama bir şeyde kazanç varsa, bazı şeylerde de kayıp olacaktır. Bu, evrenin inkar edilemez bir yasasıdır. Yani bu durumda: üstünlük, genellikle başarısız olan oldukça karmaşık ve kaprisli bir teknikle sağlanır. Tecrübeli uzmanlara göre inverter tipi DC motorların tamiri oldukça zordur. Bazen deneyimli elektrikçiler bile sistemdeki bir arızayı teşhis edemezler.
Tek kutuplu DC motorların özellikleri
Çalışma prensibi aynı kalır ve iletkenin manyetik alanlarının akım ve mıknatıs ile etkileşimine dayanır. Ancak akım iletkeni bir tel değil, bir eksen üzerinde dönen bir disktir. Akım şu şekilde sağlanır: bir kontak metal eksende kapanır ve diğeri, sözde fırça aracılığıyla metal dairenin kenarını bağlar. Görüldüğü gibi böyle bir motor oldukça karmaşık bir tasarıma sahiptir ve bu nedenle genellikle başarısız olur. Ana uygulama, elektrik ve elektrikli tahrik fiziği alanındaki bilimsel araştırmadır.
Evrensel komütatör motorların özellikleri
Prensip olarak, bu motor türü yeni bir şey taşımaz. Ama çok önemli bir özelliği var - olarak çalışma yeteneğiDC ağından ve AC ağından. Bazen bu özelliği, ekipmanın onarımı ve modernizasyonunda önemli ölçüde tasarruf sağlayabilir.
Alternatif akım frekansı sıkı bir şekilde düzenlenir ve 50 Hertz'dir. Başka bir deyişle, negatif yüklü parçacıkların hareket yönü saniyede 50 kez değişir. Bazıları yanlışlıkla bir elektrik motorunun rotorunun saniyede 50 kez dönüş yönünü (saat yönünde - saat yönünün tersine) değiştirmesi gerektiğine inanıyor. Bu doğru olsaydı, AC elektrik motorlarının herhangi bir yararlı uygulaması söz konusu olmazdı. Gerçekte ne olur: armatür ve stator sargılarının akımı, en basit kapasitörler kullanılarak senkronize edilir. Ve bu nedenle, armatür çerçevesindeki akımın yönü değiştiğinde, stator üzerindeki yönü de değişir. Böylece rotor sürekli olarak bir yönde döner.
Maalesef bu tip DC motorların verimliliği inverter ve unipolar motorlardan çok daha düşüktür. Bu nedenle, kullanımı oldukça dar alanlarla sınırlıdır - işletim maliyetlerini hesaba katmadan (örneğin askeri mühendislik) her ne pahasına olursa olsun maksimum güvenilirlik elde etmenin gerekli olduğu yerler.
Son cümleler
Teknoloji durmuyor ve bugün dünya çapında birçok bilim okulu birbiriyle rekabet ediyor ve yüksek verimliliğe ve performansa sahip, ucuz ve ekonomik bir motor yaratmaya çalışıyor. DC elektrik motorlarının gücü yıldan yıla artarken,güç tüketimi.
Bilim adamları geleceğin elektrikli ekipmanlar tarafından belirleneceğini ve petrol çağının çok yakında sona ereceğini tahmin ediyor.
