Ηλεκτρική ενέργεια

  • Εργαλείο

Η σύγχρονη ζωή δεν μπορεί να φανταστεί χωρίς ηλεκτρισμό, αυτός ο τύπος ενέργειας χρησιμοποιείται από την ανθρωπότητα πληρέστερα. Ωστόσο, δεν είναι όλοι οι ενήλικες μπορούν να θυμούνται από την πορεία σχολείο φυσικής τρέχοντα ορισμό (κατευθυνόμενη ροή που ρέει σωματιδίων με χρέωση), πολύ λίγοι άνθρωποι καταλαβαίνουν τι είναι.

Η ηλεκτρική ενέργεια είναι η πιο διαδεδομένη μορφή ενέργειας.

Τι είναι η ηλεκτρική ενέργεια

Η παρουσία ηλεκτρισμού ως φαινόμενο εξηγείται από μία από τις κύριες ιδιότητες της φυσικής ύλης - την ικανότητα να έχει ένα ηλεκτρικό φορτίο. Είναι θετικά και αρνητικά, ενώ τα αντικείμενα με αντίθετες πολικότητες έλκονται μεταξύ τους και το "ισοδύναμο", αντιθέτως, απωθείται το ένα το άλλο. Τα κινούμενα σωματίδια είναι επίσης η πηγή ενός μαγνητικού πεδίου, που για άλλη μια φορά αποδεικνύει τη σχέση ηλεκτρισμού με μαγνητισμό.

Σε ατομικό επίπεδο, η ύπαρξη ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να εξηγηθεί ως εξής. Τα μόρια που συνθέτουν όλα τα σώματα περιέχουν άτομα που αποτελούνται από πυρήνες και ηλεκτρόνια που κυκλοφορούν γύρω τους. Υπό ορισμένες συνθήκες, αυτά τα ηλεκτρόνια μπορούν να ξεφύγουν από τους "γονικούς" πυρήνες και να μεταφερθούν σε άλλες τροχιές. Ως αποτέλεσμα, μερικά άτομα γίνονται "ανειδίκευτα" ηλεκτρόνια, και μερικά από αυτά υπερβαίνουν.

Δεδομένου ότι η φύση των ηλεκτρονίων είναι τέτοια ώστε να ρέουν εκεί που λείπουν, η συνεχής κίνηση των ηλεκτρονίων από μια ουσία στην άλλη αποτελεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα (από τη λέξη ροή). Είναι γνωστό ότι η ηλεκτρική ενέργεια έχει κατεύθυνση από τον πόλο "πλην" στον πόλο "συν". Επομένως, μια ουσία με έλλειψη ηλεκτρονίων θεωρείται ότι είναι θετικά φορτισμένη, και με υπερβολική ποσότητα - αρνητικά, και ονομάζεται "ιόντα". Αν μιλάμε για επαφές ηλεκτρικών καλωδίων, τότε ένα θετικά φορτισμένο καλείται "μηδέν", και αρνητικά - "φάση".

Σε διαφορετικές ουσίες η απόσταση μεταξύ των ατόμων είναι διαφορετική. Αν είναι πολύ μικρά, τα κελύφη ηλεκτρονίων αγγίζουν κυριολεκτικά μεταξύ τους, έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια να μετακινούνται εύκολα και γρήγορα από έναν πυρήνα σε άλλο και πίσω, ο οποίος δημιουργεί μια κίνηση ηλεκτρικού ρεύματος. Τέτοιες ουσίες, όπως μέταλλα, ονομάζονται αγωγοί.

Ηλεκτρονική κίνηση σε μέταλλο

Σε άλλες ουσίες, οι διατοτομικές αποστάσεις είναι σχετικά μεγάλες, επομένως, είναι διηλεκτρικά, δηλ. Μην κάνετε ηλεκτρική ενέργεια. Πρώτα απ 'όλα, είναι καουτσούκ.

Πρόσθετες πληροφορίες. Όταν πυρήνες εκπέμπουν ηλεκτρόνια και μετακινούνται, παράγεται ενέργεια, η οποία θερμαίνει τον αγωγό. Αυτή η ιδιότητα του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται "δύναμη", μετράται σε βατ. Επίσης, αυτή η ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε φως ή σε άλλη μορφή.

Για συνεχή ροή ηλεκτρισμού μέσω του δικτύου, οι δυνατότητες στα τελικά σημεία των αγωγών (από γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας έως ηλεκτρικές καλωδιώσεις) πρέπει να είναι διαφορετικές.

Ιστορία της ανακάλυψης του ηλεκτρισμού

Τι είναι η ηλεκτρική ενέργεια, από πού προέρχεται και τα άλλα χαρακτηριστικά της μελετάται θεμελιωδώς από την επιστήμη της θερμοδυναμικής με τις γειτονικές επιστήμες: την κβαντική θερμοδυναμική και την ηλεκτρονική.

Το να λέμε ότι ένας επιστήμονας εφευρέθηκε ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα ήταν λάθος, αφού από την αρχαιότητα πολλοί ερευνητές και επιστήμονες το έχουν μελετήσει. Ο όρος "ηλεκτρική ενέργεια" εισήχθη από τον Έλληνα μαθηματικό Thales, αυτή η λέξη σημαίνει "κεχριμπάρι", διότι ήταν σε πειράματα με το ραβδί και το μαλλί Thales ότι ήταν δυνατή η ανάπτυξη στατικού ηλεκτρισμού και περιγραφή αυτού του φαινομένου.

Thales θεωρείται ο εφευρέτης του όρου "ηλεκτρική ενέργεια"

Ο Ρίλιας Πλίνι μελέτησε επίσης τις ηλεκτρικές ιδιότητες της ρητίνης και ο Αριστοτέλης σπούδασε ηλεκτρικά χέλια.

Σε μεταγενέστερο χρόνο, ο πρώτος που άρχισε να μελετά ιδιαιτέρως τις ιδιότητες του ηλεκτρικού ρεύματος, ήταν ο V. Gilbert, γιατρός της Βασίλισσας της Αγγλίας. Ο Γερμανός ναυπηγός από το Μαγδεμβούργο, ο O. Guericke, θεωρείται ο δημιουργός του πρώτου λαμπτήρα μιας θωρακισμένης σφαίρας θείου. Και ο μεγάλος Νεύτωνας έφερε την απόδειξη της ύπαρξης στατικού ηλεκτρισμού.

Στις αρχές του 18ου αιώνα, ο αγγλικός φυσικός S. Gray διένειμε τις ουσίες σε αγωγούς και μη-αγωγούς και ο Ολλανδός επιστήμονας Peter van Muschenbruck εφευρέθηκε μια λεημένη τράπεζα ικανή να συσσωρεύσει ένα ηλεκτρικό φορτίο, δηλ. Ήταν ο πρώτος πυκνωτής. Ο Αμερικανός επιστήμονας και πολιτικός φιγούρα Β. Φράνκλιν, για πρώτη φορά με επιστημονικούς όρους, απέκτησε τη θεωρία της ηλεκτρικής ενέργειας.

Ολόκληρος ο 18ος αιώνας ήταν πλούσιος σε ανακαλύψεις στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας: δημιουργήθηκε η ηλεκτρική φύση του κεραυνού, δημιουργήθηκε ένα τεχνητό μαγνητικό πεδίο, η ύπαρξη δύο τύπων φορτίων («συν» και «μείον») και, ως εκ τούτου, δύο πόλοι (φυσιοδίφης R. Symmer από τις ΗΠΑ), Η Coulomb ανακάλυψε το νόμο της αλληλεπίδρασης μεταξύ των τελών.

Τον επόμενο αιώνα, εφευρέθηκαν οι μπαταρίες (ο Ιταλός επιστήμονας Volta), ένας λαμπτήρας τόξου (Άγγλος Davey) και επίσης ένα πρωτότυπο του πρώτου δυναμό. Το έτος 1820 θεωρείται το έτος γέννησης της ηλεκτροδυναμικής επιστήμης. Ο Γάλλος Αμπέρ έκανε αυτό, για το οποίο το όνομά του ανατέθηκε στη μονάδα για να δείξει τη δύναμη του ηλεκτρικού ρεύματος, και ο Σκωτ Μαξγούλ προκάλεσε την ελαφριά θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού. Η Ρωσίδα Lodygin εφευρέθηκε ο λαμπτήρας πυρακτώσεως, έχοντας μια ράβδο άνθρακα - τον πρόγονο των σύγχρονων λαμπτήρων. Πάνω από εκατό χρόνια πριν, εφευρέθηκε ένας λαμπτήρας νέον (από τον Γάλλο επιστήμονα Georges Claude).

Μέχρι σήμερα, η έρευνα και οι ανακαλύψεις στον τομέα του ηλεκτρισμού συνεχίζονται, για παράδειγμα, η θεωρία της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής και η αλληλεπίδραση αδύναμων ηλεκτρικών κυμάτων. Μεταξύ όλων των επιστημόνων που ασχολούνται με τη μελέτη ηλεκτρισμού, ένα ειδικό μέρος ανήκει στον Nikola Tesla, πολλές από τις εφευρέσεις και τις θεωρίες του σχετικά με το πώς λειτουργεί ο ηλεκτρισμός, δεν εκτιμούνται ακόμα.

Φυσικό ηλεκτρισμό

Για πολύ καιρό πίστευε ότι η ηλεκτρική ενέργεια "από μόνη της" δεν υπάρχει στη φύση. Αυτό το σφάλμα εξαφανίστηκε από τον B. Franklin, ο οποίος απέδειξε την ηλεκτρική φύση του κεραυνού. Σύμφωνα με μία εκδοχή των επιστημόνων, συνέβαλαν στη σύνθεση των πρώτων αμινοξέων στη Γη.

Μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς, παράγεται επίσης ηλεκτρισμός, το οποίο παράγει νευρικές παρορμήσεις που παρέχουν κινητικές, αναπνευστικές και άλλες ζωτικές λειτουργίες.

Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται επίσης στο ανθρώπινο σώμα.

Είναι ενδιαφέρον. Πολλοί επιστήμονες θεωρούν ότι το ανθρώπινο σώμα είναι ένα αυτόνομο ηλεκτρικό σύστημα που είναι προικισμένο με λειτουργίες αυτορρύθμισης.

Οι εκπρόσωποι του ζωικού κόσμου έχουν επίσης τη δική τους ηλεκτρική ενέργεια. Για παράδειγμα, κάποιες ράτσες ψαριών (χέλια, φαντάσματα, λυγαριές, ψαράδες κλπ.) Το χρησιμοποιούν για προστασία, κυνήγι, αναζήτηση τροφής και προσανατολισμό στον υποβρύχιο χώρο. Ένα ειδικό όργανο στο σώμα των ψαριών αυτών παράγει ηλεκτρικό ρεύμα και το συσσωρεύει, όπως σε έναν πυκνωτή, τη συχνότητα - εκατοντάδες hertz, και την τάση - 4-5 volts.

Παραγωγή και χρήση ηλεκτρικής ενέργειας

Η ηλεκτρική ενέργεια στην εποχή μας είναι η βάση μιας άνετης ζωής, έτσι η ανθρωπότητα χρειάζεται συνεχή ανάπτυξή της. Για τους σκοπούς αυτούς κατασκευάζονται διάφορες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (υδροηλεκτρική, θερμική, πυρηνική, αιολική, παλιρροιακή και ηλιακή) ικανές να παράγουν μεγαβάτες ηλεκτρικής ενέργειας με τη βοήθεια γεννητριών. Η θεμελίωση αυτής της διαδικασίας είναι η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε ενέργεια (πτώση νερού στα υδροηλεκτρικά εργοστάσια), η θερμική (καύση άνθρακα - άνθρακα και λιγνίτη, τύρφη σε θερμοηλεκτρικά εργοστάσια) ή διατοτομική ενέργεια (ατομική αποσύνθεση ραδιενεργού ουρανίου και πλουτωνίου σε πυρηνικούς σταθμούς).

Πολλές επιστημονικές έρευνες είναι αφιερωμένες στις ηλεκτρικές δυνάμεις της Γης, όλοι προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν την ατμοσφαιρική ηλεκτρική ενέργεια προς όφελος της ανθρωπότητας - την παραγωγή ηλεκτρισμού.

Έργα επιστήμονας Plauson, που αφορούν τη χρήση του ατμοσφαιρικού ηλεκτρισμού

Οι επιστήμονες έχουν προτείνει πολλές περίεργες συσκευές των σημερινών γεννητριών, οι οποίες καθιστούν δυνατή την εξαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από έναν μαγνήτη. Χρησιμοποιούν την ικανότητα των μόνιμων μαγνητών να κάνουν χρήσιμη εργασία με τη μορφή ροπής. Εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της απομάκρυνσης μεταξύ μαγνητικών πεδίων με τα ίδια φορτία στις συσκευές στάτορα και ρότορα.

Η ηλεκτρική ενέργεια είναι πιο δημοφιλής από όλες τις άλλες πηγές ενέργειας, διότι έχει πολλά πλεονεκτήματα:

  • εύκολη μετακίνηση προς τον καταναλωτή.
  • γρήγορη μετατροπή σε θερμική ή μηχανική ενέργεια.
  • πιθανές νέες περιοχές εφαρμογής (ηλεκτρικά αυτοκίνητα) ·
  • ανακάλυψη όλων των νέων ιδιοτήτων (υπεραγωγιμότητα).

Η ηλεκτρική ενέργεια είναι η κίνηση διαφορετικά φορτισμένων ιόντων μέσα σε έναν αγωγό. Αυτό είναι ένα μεγάλο δώρο από τη φύση που οι άνθρωποι έχουν γνωρίσει εδώ και πολύ καιρό, και αυτή η διαδικασία δεν έχει ολοκληρωθεί ακόμα, αν και η ανθρωπότητα έχει ήδη μάθει να την εξαγάγει σε τεράστια ποσά. Η ηλεκτρική ενέργεια διαδραματίζει τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη της σύγχρονης κοινωνίας. Μπορούμε να πούμε ότι χωρίς αυτό, η ζωή των περισσότερων από τους συγχρόνους μας απλά θα σταματήσει, γιατί δεν είναι τίποτα ότι όταν σβήσουν τον ηλεκτρισμό, οι άνθρωποι λένε ότι «απενεργοποίησαν το φως».

Κατανοούμε τις αρχές λειτουργίας των ηλεκτρικών κινητήρων: τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των διαφόρων τύπων

Οι ηλεκτροκινητήρες είναι συσκευές στις οποίες η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια. Η αρχή της δράσης τους βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Ωστόσο, οι τρόποι με τους οποίους αλληλεπιδρούν τα μαγνητικά πεδία, αναγκάζοντας τον ρότορα ενός κινητήρα να περιστραφεί, διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με τον τύπο τάσης τροφοδοσίας - εναλλασσόμενο ή σταθερό.

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Η αρχή της λειτουργίας ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος βασίζεται στην επίδραση της απομάκρυνσης όπως οι πόλοι μόνιμων μαγνητών και η προσέλκυση των αντίθετων. Η προτεραιότητα της εφεύρεσης της ανήκει στον ρώσικο μηχανικό B. S. Jacobi. Το πρώτο βιομηχανικό μοντέλο κινητήρα DC δημιουργήθηκε το 1838. Από τότε, ο σχεδιασμός του δεν έχει υποστεί σημαντικές αλλαγές.

Σε κινητήρες συνεχούς ρεύματος χαμηλής κατανάλωσης, ένας από τους μαγνήτες είναι φυσικός. Συνδέεται απευθείας στο σώμα του μηχανήματος. Το δεύτερο δημιουργείται στην περιέλιξη οπλισμού μετά τη σύνδεση μιας πηγής DC σε αυτήν. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε μια ειδική συσκευή - μονάδα συλλογής βούρτσας. Ο ίδιος ο συλλέκτης είναι ένας αγώγιμος δακτύλιος τοποθετημένος στον άξονα του κινητήρα. Τα άκρα της περιέλιξης οπλισμού συνδέονται με αυτό.

Σε κινητήρες υψηλής ισχύος, οι φυσικοί μαγνήτες δεν χρησιμοποιούνται λόγω του μεγάλου βάρους τους. Για να δημιουργηθεί ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο του στάτορα, χρησιμοποιούνται αρκετές μεταλλικές ράβδοι, καθένα από τα οποία έχει τη δική του περιέλιξη ενός αγωγού συνδεδεμένου με τον θετικό ή αρνητικό δίαυλο ισχύος. Οι πόλοι του ίδιου ονόματος συνδέονται σε σειρά μεταξύ τους.

Ο αριθμός ζευγών πόλων στο περίβλημα του κινητήρα μπορεί να είναι ένας ή τέσσερις. Ο αριθμός των βουρτσών συλλογής στο οπλισμό συλλέκτη πρέπει να ταιριάζει.

Οι ηλεκτροκινητήρες υψηλής ισχύος έχουν μια σειρά από εποικοδομητικά κόλπα. Για παράδειγμα, μετά την εκκίνηση του κινητήρα και με αλλαγή του φορτίου σε αυτό, ο κόμβος των πινέλων συλλέκτη μετατοπίζεται με συγκεκριμένη γωνία έναντι της περιστροφής του άξονα. Με αυτόν τον τρόπο αντισταθμίζεται το αποτέλεσμα της "αντίδρασης του οπλισμού", που οδηγεί στο φρενάρισμα του άξονα και στη μείωση της απόδοσης της ηλεκτρικής μηχανής.

Υπάρχουν επίσης τρία σχέδια για τη σύνδεση ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος:

  • με παράλληλη διέγερση.
  • συνεπής ·
  • αναμειγνύονται

Η παράλληλη διέγερση είναι όταν μια άλλη ανεξάρτητη, συνήθως ρυθμιζόμενη (ρεοστάτη) ενεργοποιείται παράλληλα με την περιέλιξη του οπλισμού.

Διαδοχική - μια πρόσθετη περιέλιξη συνδέεται εν σειρά με το κύκλωμα τροφοδοσίας του οπλισμού. Αυτός ο τύπος σύνδεσης χρησιμοποιείται για να αυξήσει δραματικά την περιστροφική δύναμη του κινητήρα τη σωστή στιγμή. Για παράδειγμα, κατά την εκκίνηση των τρένων.

Οι ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος έχουν τη δυνατότητα να ρυθμίζουν ομαλά την ταχύτητα περιστροφής, έτσι ώστε να χρησιμοποιούνται ως έλξη σε ηλεκτρικά οχήματα και εξοπλισμό ανύψωσης.

AC κινητήρες - ποια είναι η διαφορά;

Η συσκευή και η αρχή της λειτουργίας του κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος για τη δημιουργία ροπής περιλαμβάνουν τη χρήση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου. Θεωρούνται ότι είναι ο εφευρέτης της Ρωσικής μηχανικός MO Dolivo-Dobrovolsky, που δημιούργησε το 1890 το πρώτο του κινητήρα εμπορικό δείγμα και είναι ο ιδρυτής της θεωρίας και της τεχνικής εναλλασσόμενο τριφασικό ρεύμα.

Ένα περιστροφικό μαγνητικό πεδίο λαμβάνει χώρα στις τρεις περιελίξεις του στάτη του κινητήρα μόλις συνδεθούν με το κύκλωμα τάσης τροφοδοσίας. Ο ρότορας ενός τέτοιου ηλεκτρικού κινητήρα στην παραδοσιακή απόδοση δεν έχει περιελίξεις και είναι, κατά προσέγγιση, ένα κομμάτι από σίδερο, κάτι που μοιάζει με τροχό σκίουρου.

Το μαγνητικό πεδίο του στάτορα προκαλεί την εμφάνιση ρεύματος στον ρότορα και ένα πολύ μεγάλο, επειδή πρόκειται για μια βραχυκυκλωμένη δομή. Αυτό το ρεύμα προκαλεί την εμφάνιση του δικού του τομέα οπλισμού, το οποίο "αλληλοσυνδέεται" με τον μαγνητικό ιδρώτα του στροφέα του στάτορα και προκαλεί την περιστροφή της ατράκτου του κινητήρα προς την ίδια κατεύθυνση.

Η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος με έναν παραδοσιακό βραχυκυκλωμένο δρομέα έχει πολύ μεγάλα ρεύματα εκκίνησης. Πιθανώς, πολλοί από εσάς το προσέξατε αυτό - όταν ξεκινάτε τους κινητήρες ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως αλλάζουν τη φωτεινότητα της λάμψης. Ως εκ τούτου, στις ηλεκτρικές μηχανές υψηλής ισχύος, χρησιμοποιείται ένας ρότορας φάσης - πάνω του τοποθετούνται τρεις περιελίξεις που συνδέονται με ένα "αστέρι".

Οι περιελίξεις του οπλισμού δεν συνδέονται με το δίκτυο και συνδέονται με την αντίσταση έναρξης μέσω μιας μονάδας συλλογής βούρτσας. Η διαδικασία ενεργοποίησης ενός τέτοιου κινητήρα συνίσταται στη σύνδεση με το δίκτυο τροφοδοσίας και στην προοδευτική μείωση της μηδενικής ενεργού αντίστασης στο κύκλωμα οπλισμού. Ο ηλεκτρικός κινητήρας ενεργοποιείται ομαλά και χωρίς υπερφόρτωση.

Χαρακτηριστικά της χρήσης ασύγχρονων κινητήρων σε μονοφασικό κύκλωμα

Παρά το γεγονός ότι το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα είναι πιο εύκολο να πάρει από μια τριφασική τάση, η αρχή της λειτουργίας ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα του επιτρέπει να λειτουργεί από ένα μονοφασικό οικιακό δίκτυο, εάν γίνουν κάποιες αλλαγές στο σχεδιασμό τους.

Για να γίνει αυτό, θα πρέπει να υπάρχουν δύο περιελίξεις στο στάτορα, ένα εκ των οποίων είναι "εκκίνηση". Το ρεύμα σε αυτό μετατοπίζεται σε φάση κατά 90 ° λόγω της συμπερίληψης ενός φορτίου στο κύκλωμα. Συχνότερα χρησιμοποιείται για αυτόν τον πυκνωτή.

Με τροφοδοσία από οικιακή πρίζα, μπορείτε και βιομηχανικό τριφασικό κινητήρα. Για να γίνει αυτό, στο κιβώτιο ακροδεκτών συνδέονται δύο περιελίξεις σε ένα και ένας πυκνωτής είναι ενεργοποιημένος σε αυτό το κύκλωμα. Με βάση την αρχή της λειτουργίας των ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων που κινούνται από ένα μονοφασικό κύκλωμα, πρέπει να σημειωθεί ότι έχουν χαμηλότερη απόδοση και είναι πολύ ευαίσθητα σε υπερφόρτωση.

Παγκόσμιοι συλλεκτικοί κινητήρες - αρχή λειτουργίας και χαρακτηριστικά

Σε ηλεκτρικά εργαλεία οικιακής χρήσης χαμηλής ισχύος, τα οποία απαιτούν χαμηλά ρεύματα εκκίνησης, υψηλή ροπή, υψηλή ταχύτητα περιστροφής και δυνατότητα ομαλής ρύθμισης, χρησιμοποιούνται οι επονομαζόμενοι κινητήρες συλλογικής συλλογής. Με τον σχεδιασμό, είναι παρόμοια με τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος με διαδοχική διέγερση.

Σε τέτοιους κινητήρες, το μαγνητικό πεδίο του στάτορα παράγεται λόγω της τάσης τροφοδοσίας. Μόνο ο σχεδιασμός των μαγνητικών πυρήνων έχει ελαφρώς τροποποιηθεί - δεν χυτεύεται, αλλά ένας επιλογέας, ο οποίος επιτρέπει τη μείωση της αντιστροφής της μαγνήτισης και της θέρμανσης από ρεύματα Foucault. Μια επαγωγική σειρά που συνδέεται με το κύκλωμα οπλισμού καθιστά δυνατή την αλλαγή της κατεύθυνσης του μαγνητικού πεδίου του στάτορα και του οπλισμού στην ίδια κατεύθυνση και στην ίδια φάση.

Ο σχεδόν πλήρης συγχρονισμός των μαγνητικών πεδίων επιτρέπει στον κινητήρα να αποκτήσει ορμή ακόμη και με σημαντικά φορτία στον άξονα, που απαιτούνται για τη λειτουργία τρυπανιών, περιστροφικών σφυριών, ηλεκτρικών σκουπιδιών, "Βουλγάρων" ή μηχανών λείανσης.

Εάν ένας μεταβλητός μετασχηματιστής περιλαμβάνεται στο κύκλωμα τροφοδοσίας ενός τέτοιου κινητήρα, τότε η συχνότητα περιστροφής του μπορεί να αλλάξει ομαλά. Αλλά η κατεύθυνση, όταν τροφοδοτείται από το κύκλωμα AC, δεν μπορεί ποτέ να αλλάξει.

Οι ηλεκτροκινητήρες έχουν την υψηλότερη απόδοση (πάνω από 80%) όλων των συσκευών που δημιουργούνται από τον άνθρωπο. Η εφεύρεσή τους στα τέλη του 19ου αιώνα μπορεί κάλλιστα να θεωρηθεί ποιοτικό πολιτιστικό άλμα, διότι χωρίς αυτούς είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς τη ζωή της σύγχρονης κοινωνίας με βάση τις υψηλές τεχνολογίες και κάτι ακόμα πιο αποτελεσματικό δεν έχει επινοηθεί.

Πώς λειτουργεί το ηλεκτρόδιο

Ένα θυρίστορ είναι ένας ελεγχόμενος διακόπτης ημιαγωγού με μονόδρομη αγωγιμότητα. Στην ανοιχτή κατάσταση, συμπεριφέρεται σαν μια δίοδος και η αρχή του ελέγχου του θυρίστορ διαφέρει από ένα τρανζίστορ, αν και οι δύο έχουν τρία καλώδια το καθένα και έχουν τη δυνατότητα να ενισχύσουν το ρεύμα. Οι αγωγοί θυρίστορ είναι το ηλεκτρόδιο ανόδου, καθόδου και ελέγχου. Εφαρμόζοντας μια ορισμένη τάση στο ηλεκτρόδιο ελέγχου σε σχέση με την κάθοδο, ο θυροστάτης μπορεί να μεταφερθεί σε μια αγώγιμη κατάσταση.

Ποια είναι η χωρητικότητα στην ηλεκτροτεχνία

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν στο διάστημα δύο μπάλες χαλκού του ιδίου μεγέθους (κόκκινο και μπλε) που βρίσκονται σε κάποια απόσταση το ένα από το άλλο. Πάρτε μια μπαταρία με τάση 9 volts και συνδέστε την με τους αντίθετους πόλους σε αυτές τις δύο μπάλες έτσι ώστε το "+" να είναι συνδεδεμένο σε μία μπάλα (στο μπλε) και το "-" είναι συνδεδεμένο με το άλλο (στο κόκκινο). Μεταξύ των σφαιρών θα υπάρξει μια διαφορά σε ηλεκτρικά δυναμικά ίση με την τάση μπαταρίας V = 9 βολτ. Οι ηλεκτρικές καταστάσεις αυτών των δύο μπάλες χαλκού έγιναν αμέσως διαφορετικές.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής τάσης

Για να μετατραπεί μία εναλλασσόμενη τάση ενός μεγέθους σε εναλλασσόμενη τάση άλλου μεγέθους, χρησιμοποιείται μετασχηματιστής τάσης. Ο μετασχηματιστής τάσης λειτουργεί λόγω του φαινομένου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής: μια χρονικά μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή παράγει ένα emf στην περιέλιξη (ή περιελίξεις) που διεισδύει. Η πρωτεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή συνδέεται με τους αγωγούς του σε μια εναλλασσόμενη πηγή τάσης και το φορτίο που πρέπει να τροφοδοτηθεί συνδέεται με τους αγωγούς του δευτερεύοντος τυλίγματος.

Τι είναι οι μετασχηματιστές ρεύματος και πώς διαφέρουν από τους μετασχηματιστές τάσης

Μιλώντας του μετασχηματιστή τάσης, εννοούμε ηλεκτρομαγνητική συσκευή για τη μετατροπή εναλλασσόμενης τάσης μιας συγκεκριμένης συχνότητας: από ένα υψηλό - στη χαμηλωμένη, ή χαμηλής - μια υψηλότερη, ανάλογα με το σκοπό του μετασχηματιστή, και τελικά - τον συντελεστή μετασχηματισμού της εν προκειμένω. Με τη βοήθεια ενός μετασχηματιστή τάσης, η ηλεκτρική ισχύς με επαρκώς υψηλή απόδοση μεταφέρεται από το πρωτεύον κύκλωμα στο δευτερεύον κύκλωμα, στο οποίο συνήθως συνδέεται το φορτίο.

Ηλεκτρική ενέργεια: πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα της ηλεκτρικής ενέργειας έναντι άλλων τύπων ενέργειας: η δυνατότητα εύκολης και γρήγορης μετάδοσης σε οποιαδήποτε απόσταση, η δυνατότητα διαίρεσης σε οποιαδήποτε μέρη, η ευκολία μετατροπής σε άλλους τύπους ενέργειας (φως, θερμότητα, μηχανική κ.λπ.). Χωρίς ηλεκτρική ενέργεια, η επιστημονική και τεχνική πρόοδος είναι αδύνατη. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι ένας από τους πιο απαιτητικούς τύπους αγαθών. Όπως κάθε εμπόρευμα, η ηλεκτρική ενέργεια έχει ένα σύνολο ιδιοτήτων που χαρακτηρίζουν την ικανότητά της.

Τι είναι η ηλεκτρική ενέργεια

Τι σας απασχολεί όταν ακούτε τη λέξη "ηλεκτρικό" ή "ηλεκτρικό"; Ένα άτομο παρουσιάζονται πρίζα, το άλλο - η γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας, μετασχηματιστή ή συγκόλλησης μηχάνημα, ο ψαράς σκέφτεται κεραυνό, μια νοικοκυρά να θυμάστε penlight μπαταρίες ή έναν φορτιστή για το κινητό τηλέφωνο, τορναδόρος - τον ηλεκτροκινητήρα, και όποιος σε όλα παρόντος Νίκολα Τέσλα κάθεται στο εργαστήριό του κοντά σε ένα κτύπημα πηνίο επαγωγής αστραπής που βιώνει συντονισμό.

Τι είναι τάση, ρεύμα και αντίσταση: πώς χρησιμοποιούνται στην πράξη

Στην ηλεκτρολογία, οι όροι "ρεύμα", "τάση" και "αντίσταση" χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τις διεργασίες που συμβαίνουν στα ηλεκτρικά κυκλώματα. Κάθε ένα από αυτά έχει το δικό του σκοπό με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά. Η λέξη χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει την κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων (ηλεκτρόνια, τρύπες, κατιόντα και ανιόντα) μέσω ενός συγκεκριμένου μέσου της ύλης. Η κατεύθυνση και ο αριθμός των φορέων φορτίου καθορίζει τον τύπο και τη δύναμη του ρεύματος. Μια υποχρεωτική απαίτηση για τη ροή των φορτίων είναι η παρουσία ενός κυκλώματος ή ενός κλειστού βρόχου.

Αυτόματος διακόπτης, difavtomat, UZO - ποια είναι η διαφορά;

Σε ηλεκτρικές καλωδιώσεις ανά πάσα στιγμή ενδέχεται να υπάρξουν διάφορες ζημιές σε ηλεκτρικές συσκευές. Για να μειωθεί ο κίνδυνος κινδύνου λόγω ηλεκτρικού ρεύματος, χρησιμοποιούνται συσκευές προστασίας οικιακής χρήσης που εκτελούν διάφορες λειτουργίες. Ο αυτόματος διακόπτης, το difavtomat και το UZO σε ένα πολύπλοκο σύστημα αυξάνουν την ηλεκτρική ασφάλεια, αποσυνδέουν γρήγορα τα ατυχήματα που συμβαίνουν, αποφεύγοντας τους ανθρώπους από ηλεκτροσόκ. Ωστόσο, έχουν σοβαρές διαφορές στην εργασία και το σχεδιασμό. Για να τα αναλύσετε, εξετάστε πρώτα το είδος.

Η αρχή της λειτουργίας των ηλεκτρικών κινητήρων

Ο ηλεκτρικός κινητήρας είναι μια από τις βασικές εφευρέσεις της ανθρωπότητας. Χάρη στους ηλεκτροκινητήρες καταφέραμε να επιτύχουμε μια τόσο υψηλή ανάπτυξη του πολιτισμού μας. Οι βασικές αρχές αυτής της συσκευής έχουν ήδη μελετηθεί στο σχολείο. Ένας σύγχρονος ηλεκτροκινητήρας μπορεί να εκτελεί μια ποικιλία διαφορετικών εργασιών. Η βάση της εργασίας του είναι η μετάδοση της περιστροφής του ηλεκτρικού άξονα κίνησης σε άλλους τύπους κίνησης. Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε προσεχώς το πώς λειτουργεί αυτή η συσκευή.

Χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών κινητήρων

Ένας ηλεκτρικός κινητήρας, στην πραγματικότητα, είναι μια συσκευή με την οποία η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια. Η βάση αυτού του φαινομένου είναι ο μαγνητισμός. Κατά συνέπεια, ο σχεδιασμός του κινητήρα περιλαμβάνει μόνιμους μαγνήτες και ηλεκτρικούς μαγνήτες, καθώς και διάφορα άλλα υλικά με ιδιότητες προσέλκυσης. Σήμερα, αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται σχεδόν παντού. Για παράδειγμα, ένας ηλεκτροκινητήρας αποτελεί βασικό τμήμα των ρολογιών, των πλυντηρίων, των κλιματιστικών, των αναμικτών, των στεγνωτηρίων μαλλιών, των ανεμιστήρων, των κλιματιστικών και άλλων οικιακών συσκευών. Υπάρχουν αμέτρητες χρήσεις για έναν ηλεκτροκινητήρα στη βιομηχανία. Το μέγεθός τους επίσης ποικίλλει από την κεφαλή αντιστοίχισης έως τη μηχανή σε τρένα.

Τύποι ηλεκτρικών κινητήρων

Επί του παρόντος, παράγονται πολλές ποικιλίες ηλεκτρικών κινητήρων, οι οποίες διαχωρίζονται ανάλογα με τον τύπο κατασκευής και την παροχή ρεύματος.

Με την αρχή της παροχής ενέργειας, όλα τα μοντέλα μπορούν να χωριστούν σε:

  1. Συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος που χρησιμοποιούν ρεύμα δικτύου.
  2. Συσκευές DC που τροφοδοτούνται από τροφοδοτικά, μπαταρίες δακτύλων, μπαταρίες και άλλες παρόμοιες πηγές.

Σύμφωνα με τον μηχανισμό λειτουργίας, όλοι οι ηλεκτροκινητήρες χωρίζονται σε:

  1. συγχρονισμένη, με περιελίξεις ρότορα και μηχανισμό βούρτσας που χρησιμοποιείται για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος στα περιελώματα.
  2. ασύγχρονη, χαρακτηριζόμενη από απλούστερο σχεδιασμό χωρίς βούρτσες και περιελίξεις ρότορα.

Η αρχή της λειτουργίας αυτών των ηλεκτρικών κινητήρων είναι σημαντικά διαφορετική. Ο σύγχρονος κινητήρας περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με το μαγνητικό πεδίο που το περιστρέφει. Ταυτόχρονα, ο ασύγχρονος κινητήρας περιστρέφεται με μικρότερη ταχύτητα από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Κατηγορίες ηλεκτρικών κινητήρων (ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο ρεύμα):

  • Τάξη εναλλασσόμενου ρεύματος (εναλλασσόμενο ρεύμα) - τροφοδοτείται από πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος.
  • Κατηγορία DC (συνεχές ρεύμα) - χρησιμοποιεί συνεχές ρεύμα για λειτουργία.
  • παγκόσμια τάξη που μπορεί να χρησιμοποιήσει οποιαδήποτε πηγή ρεύματος για λειτουργία.

Επιπλέον, οι ηλεκτρικοί κινητήρες μπορεί να διαφέρουν όχι μόνο ως προς τον τύπο του σχεδιασμού, αλλά και σε μεθόδους ελέγχου της ταχύτητας περιστροφής. Σε αυτή την περίπτωση, σε όλες τις συσκευές, ανεξάρτητα από τον τύπο, χρησιμοποιείται η ίδια αρχή μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια.

Η αρχή της λειτουργίας της μονάδας σε συνεχές ρεύμα

Αυτός ο τύπος ηλεκτρικού κινητήρα λειτουργεί με βάση την αρχή που αναπτύχθηκε από τον Michael Faraday το 1821. Η ανακάλυψή του έγκειται στο γεγονός ότι η αλληλεπίδραση ενός ηλεκτρικού παλμού με ένα μαγνήτη είναι η πιθανότητα μιας συνεχούς περιστροφής. Δηλαδή, εάν επισημάνετε ένα κατακόρυφο πλαίσιο σε ένα μαγνητικό πεδίο και περάσετε ένα ηλεκτρικό ρεύμα διαμέσου του, τότε μπορεί να προκύψει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γύρω από τον αγωγό. Θα έρθει απευθείας σε επαφή με τους πόλους των μαγνητών. Αποδεικνύεται ότι το πλαίσιο θα ελκύεται από έναν από τους μαγνήτες και θα απωθείται από το άλλο. Κατά συνέπεια, θα γυρίσει από μια κατακόρυφη σε μια οριζόντια θέση, στην οποία το αποτέλεσμα του μαγνητικού πεδίου στον αγωγό θα είναι μηδέν. Αποδεικνύεται ότι για να συνεχιστεί η κίνηση, θα πρέπει να συμπληρωθεί η κατασκευή με ένα άλλο πλαίσιο υπό γωνία ή να αλλάξει η κατεύθυνση του ρεύματος στο πρώτο πλαίσιο. Στις περισσότερες συσκευές, αυτό επιτυγχάνεται με δύο ημικυκλικούς δακτυλίους, στους οποίους είναι προσαρτημένες οι πλάκες επαφής από την μπαταρία. Συμβάλλουν στην ταχεία αλλαγή πολικότητας, με αποτέλεσμα η κίνηση να συνεχιστεί.

Οι σύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες δεν έχουν μόνιμους μαγνήτες, καθώς η θέση τους καταλαμβάνεται από ηλεκτρικούς μαγνήτες και πηνία. Δηλαδή, εάν αποσυναρμολογήσετε οποιαδήποτε τέτοια μηχανή, θα δείτε πηνία καλωδίων καλυμμένα με μόνωση. Στην πραγματικότητα, είναι ένας ηλεκτρομαγνήτης, ο οποίος ονομάζεται επίσης τύλιγμα διέγερσης. Οι μόνιμοι μαγνήτες στο σχεδιασμό των ηλεκτρικών κινητήρων χρησιμοποιούνται μόνο σε μικρά παιδικά παιχνίδια που λειτουργούν με μπαταρίες δακτύλων. Όλοι οι άλλοι πιο ισχυροί ηλεκτροκινητήρες είναι εξοπλισμένοι μόνο με ηλεκτρικούς μαγνήτες ή περιελίξεις. Σε αυτή την περίπτωση, το περιστρεφόμενο τμήμα ονομάστηκε ρότορα, και το στατικό - ο στάτορας.

Πώς λειτουργεί ένας ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας

Η περίπτωση του ασύγχρονου κινητήρα περιέχει τις περιελίξεις του στάτορα, εξαιτίας των οποίων δημιουργείται το περιστρεφόμενο πεδίο του μαγνήτη. Τα άκρα για τη σύνδεση των περιελίξεων εξέρχονται μέσω ειδικού τερματικού. Η ψύξη πραγματοποιείται με ανεμιστήρα τοποθετημένο στον άξονα στο άκρο του ηλεκτροκινητήρα. Ο ρότορας συνδέεται στενά με άξονα από μεταλλικές ράβδους. Αυτές οι βραχυκυκλωμένες ράβδοι είναι κλειστές μεταξύ τους και στις δύο πλευρές. Λόγω αυτού του σχεδιασμού, ο κινητήρας δεν χρειάζεται περιοδική συντήρηση, δεδομένου ότι δεν χρειάζεται να αλλάζουμε από καιρού εις καιρό τις τρέχουσες βούρτσες τροφοδοσίας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ασύγχρονοι κινητήρες θεωρούνται πιο αξιόπιστοι και ανθεκτικοί από τους σύγχρονους. Ο κύριος λόγος για την καταστροφή των ασύγχρονων κινητήρων είναι η φθορά των εδράνων στα οποία περιστρέφεται ο άξονας.

Για τους ασύγχρονους κινητήρες, είναι απαραίτητο ο ρότορας να περιστρέφεται πιο αργά από την περιστροφή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του στάτορα. Λόγω αυτού, δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα στο ρότορα. Εάν η περιστροφή έγινε με την ίδια ταχύτητα, τότε, σύμφωνα με τον νόμο της επαγωγής, το EMF δεν θα σχηματιστεί και δεν θα υπήρχε περιστροφή ως σύνολο. Ωστόσο, στην πραγματική ζωή λόγω της τριβής των ρουλεμάν και του αυξημένου φορτίου στον άξονα, ο δρομέας θα περιστραφεί πιο αργά. Οι μαγνητικοί πόλοι στρέφονται τακτικά στις περιελίξεις του δρομέα, αλλάζοντας συνεχώς την κατεύθυνση του ρεύματος στο ρότορα.

Το κυκλικό πριόνι λειτουργεί με την ίδια αρχή, καθώς κερδίζει τη μεγαλύτερη δυναμική χωρίς φορτίο. Όταν το πριόνι αρχίζει να κόβει την σανίδα, η ταχύτητα περιστροφής μειώνεται και ταυτόχρονα ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται πιο αργά σε σχέση με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Συνεπώς, σύμφωνα με τους νόμους της ηλεκτρομηχανολογίας, αρχίζει να προκύπτει μια ακόμη μεγαλύτερη τιμή EMF. Μετά από αυτό, το ρεύμα που καταναλώνεται από τον κινητήρα αυξάνεται και αρχίζει να λειτουργεί με πλήρη ισχύ. Με φορτίο στο οποίο σταματά ο κινητήρας, μπορεί να συμβεί καταστροφή βραχυκυκλωμένου δρομέα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μέγιστη emf παράγεται στον κινητήρα. Γι 'αυτό είναι απαραίτητο να επιλέξετε τον ηλεκτροκινητήρα της απαιτούμενης ισχύος. Εάν λάβετε τον κινητήρα πολύ υψηλή ισχύ, μπορεί να οδηγήσει σε περιττό κόστος ενέργειας.

Η ταχύτητα με την οποία περιστρέφεται ο ρότορας, σε αυτή την περίπτωση, εξαρτάται από τον αριθμό των πόλων. Αν η συσκευή έχει δύο πόλους, τότε η ταχύτητα περιστροφής θα αντιστοιχεί στην ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου. Ο μέγιστος ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας μπορεί να φτάσει έως και 3.000 περιστροφές ανά δευτερόλεπτο. Η συχνότητα δικτύου μπορεί να φτάσει τα 50 Hz. Για να μειώσετε την ταχύτητα δύο φορές, πρέπει να αυξήσετε τον αριθμό των πόλων στον στάτορα στα 4 και ούτω καθεξής. Το μόνο μειονέκτημα των ασύγχρονων κινητήρων είναι ότι μπορούν να ρυθμιστούν ρυθμίζοντας την ταχύτητα περιστροφής του άξονα μόνο με αλλαγή της συχνότητας του ηλεκτρικού ρεύματος. Επιπλέον, σε έναν ασύγχρονο κινητήρα, δεν μπορείτε να επιτύχετε σταθερή συχνότητα περιστροφής του άξονα.

Πώς λειτουργεί ένας σύγχρονος ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος

Ένας σύγχρονος ηλεκτροκινητήρας χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου χρειάζεστε μια σταθερή ταχύτητα περιστροφής και τη δυνατότητα ταχείας ρύθμισης. Επιπλέον, χρησιμοποιείται ένας σύγχρονος κινητήρας όπου χρειάζεται να επιτευχθεί περιστροφική ταχύτητα μεγαλύτερη από 3.000 στροφές, η οποία είναι το όριο για έναν ασύγχρονο κινητήρα. Επομένως, αυτός ο τύπος πλεονεκτήματος κινητήρα χρησιμοποιείται σε οικιακές συσκευές όπως ηλεκτρική σκούπα, ηλεκτρικά εργαλεία, πλυντήριο ρούχων και ούτω καθεξής.

Η περίπτωση ενός σύγχρονου κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος περιέχει περιελίξεις που τυλίγονται γύρω από μια άγκυρα και ένα ρότορα. Οι επαφές τους είναι συγκολλημένες στους τομείς του συλλέκτη συλλέκτη και του δακτυλίου, στον οποίο εφαρμόζεται τάση με βούρτσες γραφίτη. Τα συμπεράσματα εδώ είναι διευθετημένα έτσι ώστε οι βούρτσες να εφαρμόζουν πάντα τάση μόνο σε ένα ζεύγος. Μεταξύ των μειονεκτημάτων ενός σύγχρονου κινητήρα, είναι δυνατόν να σημειωθεί η χαμηλότερη αξιοπιστία τους σε σύγκριση με τους ασύγχρονους κινητήρες.

Οι πιο συχνές βλάβες των σύγχρονων κινητήρων:

  • Πρόωρη φθορά των βουρτσών ή διακοπή της επαφής τους λόγω της εξασθένησης του ελατηρίου.
  • Μόλυνση του συλλέκτη, που καθαρίζεται με αλκοόλ ή μηδενική γυαλόχαρτο.
  • Φόρεμα.

Η αρχή λειτουργίας του σύγχρονου κινητήρα

Η ροπή σ 'έναν τέτοιο ηλεκτρικό κινητήρα δημιουργείται από την αλληλεπίδραση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και του ρεύματος οπλισμού, τα οποία βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τους στην περιέλιξη διέγερσης. Καθώς το εναλλασσόμενο ρεύμα κατευθύνεται, η κατεύθυνση της μαγνητικής ροής αλλάζει επίσης, πράγμα που εξασφαλίζει την περιστροφή μόνο προς μία κατεύθυνση. Η ταχύτητα περιστροφής ρυθμίζεται μεταβάλλοντας τη δύναμη της εφαρμοζόμενης τάσης. Η μεταβολή της ταχύτητας τάσης χρησιμοποιείται συχνότερα σε ηλεκτρικές σκούπες και τρυπάνια, όπου χρησιμοποιείται μεταβλητή αντίσταση ή ρεοστάτης για το σκοπό αυτό.

Ο μηχανισμός λειτουργίας ορισμένων τύπων κινητήρων

Οι βιομηχανικοί ηλεκτροκινητήρες μπορούν να λειτουργούν τόσο σε άμεσο όσο και σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Στην καρδιά του σχεδιασμού τους είναι ο στάτορας, ο οποίος είναι ένας ηλεκτρομαγνήτης που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Ο βιομηχανικός ηλεκτρικός κινητήρας περιέχει περιελίξεις που συνδέονται εναλλακτικά με την πηγή ενέργειας χρησιμοποιώντας βούρτσες. Περιστρέφουν εναλλάξ τον ρότορα σε μια συγκεκριμένη γωνία, η οποία τον θέτει σε κίνηση.

Ο απλούστερος ηλεκτρικός κινητήρας για παιδικά παιχνίδια μπορεί να λειτουργήσει μόνο με DC. Δηλαδή, μπορεί να λάβει ρεύμα από μπαταρία δακτύλου ή μπαταρία. Ταυτόχρονα, το ρεύμα διέρχεται από ένα πλαίσιο που βρίσκεται ανάμεσα στους πόλους μόνιμου μαγνήτη τύπου. Λόγω της αλληλεπίδρασης των μαγνητικών πεδίων του πλαισίου με τον μαγνήτη, αρχίζει να περιστρέφεται. Με τη συμπλήρωση κάθε ημι-στροφής, ο συλλέκτης μετατρέπει τις επαφές στο πλαίσιο που περνούν στη μπαταρία. Ως αποτέλεσμα, το πλαίσιο κάνει περιστροφικές κινήσεις.

Έτσι, σήμερα υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός ηλεκτρικών κινητήρων διαφόρων χρήσεων, οι οποίοι έχουν μία αρχή λειτουργίας.

Αρχές λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα για τσαγιέρες

Η βάση της λειτουργίας ενός ηλεκτροκινητήρα, συνεχούς ρεύματος και εναλλασσόμενου ρεύματος, βασίζεται στον αμπέρ. Αν δεν ξέρετε πώς θα αποδειχθεί, τότε τίποτα δεν θα είναι ποτέ σαφές.

P.S. Στην πραγματικότητα, υπάρχει ένα διάνυσμα προϊόν και διαφορές, αλλά αυτές είναι λεπτομέρειες, και έχουμε μια απλοποιημένη, ειδική περίπτωση.

Η κατεύθυνση της δύναμης του αμπέρ καθορίζεται από τον κανόνα του αριστερού χεριού.

Διανοητικά, βάζουμε την αριστερή παλάμη στον ανώτερο αριθμό και παίρνουμε την κατεύθυνση των δυνάμεων του Αμπέρ. Ο τύπος τεντώνει το πλαίσιο με το ρεύμα σε αυτή τη θέση, όπως φαίνεται στην Εικόνα 1. Και τίποτα δεν θα γυρίσει εδώ, το πλαίσιο είναι σε ισορροπία, βιώσιμη.

Και αν το τρέχον πλαίσιο αλλάζει διαφορετικά, αυτό θα συμβεί:

Δεν υπάρχει ισορροπία εδώ, η δύναμη Ampere μετατρέπει τους αντίθετους τοίχους έτσι ώστε το πλαίσιο να αρχίσει να περιστρέφεται. Εμφανίζεται μια μηχανική περιστροφή. Αυτή είναι η βάση του ηλεκτροκινητήρα, η ουσία, τότε μόνο οι λεπτομέρειες.

Τώρα τι θα κάνει το πλαίσιο με το ρεύμα στο Σχήμα 3; Εάν το σύστημα είναι τέλειο, χωρίς τριβή, τότε θα υπάρξουν διακυμάνσεις. Εάν υπάρχει τριβή, τότε οι ταλαντώσεις θα περαστούν σταδιακά, το πλαίσιο με το ρεύμα θα σταθεροποιηθεί και θα γίνει όπως στο σχήμα 1.

Αλλά χρειαζόμαστε συνεχή περιστροφή και αυτό μπορεί να επιτευχθεί με δύο θεμελιωδώς διαφορετικούς τρόπους και ως εκ τούτου τη διαφορά μεταξύ των κινητήρων συνεχούς ρεύματος και ηλεκτρικού ρεύματος.

Μέθοδος 1. Αλλάξτε την κατεύθυνση του ρεύματος στο πλαίσιο.

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος και τους απογόνους τους.

Παρακολουθώντας τις εικόνες. Αφήστε τον κινητήρα μας να απενεργοποιηθεί και το τρέχον πλαίσιο να είναι κάπως τυχαίο, όπως αυτό:

Εικ.4.4 Τυχαία τοποθέτηση πλαισίου

Η δύναμη Αμπέρ ενεργεί σε ένα τυχαία τοποθετημένο πλαίσιο και αρχίζει να περιστρέφεται.

Κατά τη διαδικασία της κίνησης, το πλαίσιο φτάνει σε γωνία 90 °. Η στιγμή (στιγμή δύο δυνάμεων ή ροπής) είναι μέγιστη.

Και τώρα το πλαίσιο φτάνει στη θέση όπου δεν υπάρχει ροπή. Και αν το ρεύμα δεν είναι απενεργοποιημένο, η δύναμη του Αμπέρη θα επιβραδύνει ήδη το πλαίσιο και στο τέλος της μισής στροφής το πλαίσιο θα σταματήσει και θα αρχίσει να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αλλά δεν το χρειαζόμαστε.

Επομένως, στο σχήμα 3 κάνουμε μια πονηρή κίνηση - αλλάζουμε την κατεύθυνση του ρεύματος στο πλαίσιο.

Και μετά τη διέλευση αυτής της θέσης, το πλαίσιο με την αλλαγή κατεύθυνσης του ρεύματος δεν επιβραδύνεται πλέον, αλλά επιταχύνει και πάλι.

Και όταν το πλαίσιο έρχεται στην επόμενη θέση ισορροπίας, αλλάζουμε ξανά το ρεύμα.

Και το πλαίσιο συνεχίζει και πάλι να επιταχύνεται όπου θέλουμε.

Και έτσι γίνεται σταθερή περιστροφή. Όμορφο; Όμορφη Είναι απαραίτητο μόνο να αλλάξετε την κατεύθυνση του ρεύματος δύο φορές ανά περιστροφή και ολόκληρη την επιχείρηση.

Και το κάνει, δηλ. παρέχει μια αλλαγή του τρέχοντος κόμβου ειδικού κόμβου - βούρτσας-συλλέκτη. Βασικά έχει σχεδιαστεί ως εξής:

Ο αριθμός είναι σαφής και χωρίς εξηγήσεις. Το πλαίσιο σκουπίζει κάτι σε μια επαφή, στη συνέχεια στην άλλη, και έτσι αλλάζει το ρεύμα.

Ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό του κόμβου του συλλέκτη είναι ο μικρός πόρος του. Λόγω τριβής. Για παράδειγμα, εδώ είναι ο κινητήρας DPR-52-H1 - ο ελάχιστος χρόνος λειτουργίας είναι 1000 ώρες. Ταυτόχρονα, η διάρκεια ζωής των σύγχρονων κινητήρων χωρίς ψήκτρες είναι πάνω από 10.000 ώρες και οι ηλεκτροκινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος (δεν υπάρχει επίσης GCW) έχουν περισσότερες από 40.000 ώρες.

PostScriptum. Εκτός από τον τυποποιημένο κινητήρα DC (αυτό σημαίνει με μια μονάδα συλλογής βούρτσας), υπάρχει επίσης η εξέλιξή του: ένας κινητήρας DC χωρίς ψήκτρες (BDPT) και ένας κινητήρας βαλβίδας.

Το BDBT διαφέρει από το ότι το ηλεκτρονικό ρεύμα αλλάζει ηλεκτρονικά (τα τρανζίστορ κλείνουν και ανοίγουν) και η βαλβίδα είναι ακόμα πιο απότομη, αλλάζει και το ρεύμα, ελέγχοντας τη στιγμή. Και σε γενικές γραμμές, τα BPDT με βαλβίδα είναι συγκρίσιμα με την πολυπλοκότητα με μια ηλεκτρική κίνηση, επειδή διαθέτουν όλα τα είδη των αισθητήρων θέσης δρομέα (π.χ. αισθητήρες Hall) και έναν περίπλοκο ηλεκτρονικό ελεγκτή.

Διαφορά BDPT από τον κινητήρα βαλβίδας με τη μορφή αντι-EMF. Στο BDPT, υπάρχει ένα τραπεζοειδές (μια ακαθάριστη αλλαγή), και σε μια μηχανή βαλβίδων - ένα ημιτονοειδές, ομαλότερο μέσο.

Στην αγγλική γλώσσα, το BDPT είναι BLDC και ο κινητήρας βαλβίδας είναι PMSM.

Μέθοδος 2. Η μαγνητική ροή περιστρέφεται, δηλ. μαγνητικό πεδίο.

Ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο παράγεται χρησιμοποιώντας εναλλασσόμενο τριφασικό ρεύμα. Εδώ είναι ο στάτορας.

Και υπάρχουν 3 φάσεις εναλλασσόμενου ρεύματος.

Μεταξύ τους, όπως μπορείτε να δείτε, 120 βαθμούς, ηλεκτρικοί βαθμοί.

Αυτές οι τρεις φάσεις τοποθετούνται στον στάτορα με ειδικό τρόπο έτσι ώστε να στρέφονται γεωμετρικά μεταξύ τους κατά 120 °.

Και τότε, όταν εφαρμόζεται τριφασική ισχύς, αποδίδεται από μόνη της λόγω της αναδίπλωσης των μαγνητικών ροών από τις τρεις περιελίξεις ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.

Περαιτέρω, το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο "συνθλίβει" από τη δύναμη του Αμπερέ στο πλαίσιο μας και περιστρέφεται.

Υπάρχουν όμως και διαφορές, δύο διαφορετικοί τρόποι.

Μέθοδος 2α. Το πλαίσιο τροφοδοτείται (σύγχρονος κινητήρας).

Ο όρος "εξυπηρέτηση" σημαίνει μια τάση (σταθερή) στο πλαίσιο, το πλαίσιο βρίσκεται στο μαγνητικό πεδίο. Θυμηθείτε την εικόνα 1 από την αρχή; Έτσι γίνεται το πλαίσιο.

Αλλά το μαγνητικό πεδίο που περιστρέφουμε εδώ, και όχι μόνο κρέμεται έτσι. Τι θα κάνει το πλαίσιο; Θα περιστραφεί επίσης, ακολουθώντας το μαγνητικό πεδίο.

Αυτά (πλαίσιο και πεδίο) περιστρέφονται με την ίδια συχνότητα ή συγχρονισμένα, επομένως αυτοί οι κινητήρες ονομάζονται σύγχρονοι κινητήρες.

Μέθοδος 2β. Το πλαίσιο δεν τροφοδοτείται (ασύγχρονος κινητήρας).

Το τέχνασμα είναι ότι το πλαίσιο δεν τροφοδοτείται, δεν τροφοδοτείται καθόλου. Μόνο το καλώδιο είναι τόσο κλειστό.

Όταν αρχίζουμε να περιστρέφουμε το μαγνητικό πεδίο, σύμφωνα με τους νόμους του ηλεκτρομαγνητισμού στο πλαίσιο, προκαλείται ρεύμα. Από αυτό το ρεύμα και το μαγνητικό πεδίο επιτυγχάνεται δύναμη Αμπέρ. Αλλά η δύναμη του Αμπέρ θα προκύψει μόνο εάν το πλαίσιο μετακινηθεί σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο (μια γνωστή ιστορία με τα πειράματα του Αμπερού και τα ταξίδια του στο επόμενο δωμάτιο).

Επομένως, το πλαίσιο θα παραμένει πάντοτε πίσω από το μαγνητικό πεδίο. Και τότε, εάν για κάποιο λόγο ξαφνικά παγιδευτεί μαζί του, η παραλαβή από το πεδίο θα εξαφανιστεί, το ρεύμα θα εξαφανιστεί, η δύναμη του Αμπερέ θα εξαφανιστεί και όλα θα εξαφανιστούν εντελώς. Δηλαδή, σε ένα ασύγχρονο κινητήρα, το πλαίσιο παραμένει πάντα πίσω από το πεδίο και η συχνότητα τους είναι διαφορετική, δηλαδή περιστρέφονται ασύγχρονα, επομένως ο κινητήρας ονομάζεται ασύγχρονος.

Η αρχή της λειτουργίας της ηλεκτρικής ενέργειας

Αρχές της εργασίας που πρέπει να γνωρίζει ένας αρχάριος ηλεκτρολόγος.

Πριν ξεκινήσετε τις εργασίες που σχετίζονται με την ηλεκτρική ενέργεια, είναι απαραίτητο να "πάρει λίγο θεωρητικό" σε αυτό το θέμα. Ας δούμε τη γενική αρχή του έργου της ηλεκτρικής ενέργειας.

Με απλά λόγια, συνήθως σημαίνει ηλεκτρική ενέργεια η κίνηση των ηλεκτρονίων από ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Το κύριο πράγμα είναι να καταλάβουμε ότι ο ηλεκτρισμός, η ενέργεια των μικρότερων φορτισμένων σωματιδίων που κινούνται μέσα στους αγωγούς σε μια ορισμένη κατεύθυνση (βλ. Σχήμα 1).

Το συνεχές ρεύμα πρακτικά δεν αλλάζει την κατεύθυνση και το μέγεθός του με την πάροδο του χρόνου. Ας πούμε σε ένα σταθερό ρεύμα συνηθισμένης μπαταρίας. Στη συνέχεια, η χρέωση θα ρέει από το μείον στο συν, χωρίς αλλαγή, έως ότου τελειώσει.

Το Σχ. 1

Το εναλλασσόμενο ρεύμα είναι ένα ρεύμα που αλλάζει την κατεύθυνση της κίνησης και το μέγεθος με μια ορισμένη περιοδικότητα.

Φανταστείτε το ρεύμα ως ένα ρεύμα νερού που ρέει μέσα από ένα σωλήνα. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα (για παράδειγμα, 5 δευτερόλεπτα), το νερό θα βιαστούμε το ένα ή το άλλο. Με το ρεύμα αυτό συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα - 50 φορές το δευτερόλεπτο (συχνότητα 50 Hz). Κατά τη διάρκεια μίας περιόδου ταλάντωσης, το μέγεθος του ρεύματος αυξάνεται σε ένα μέγιστο, στη συνέχεια περνάει από το μηδέν, και στη συνέχεια συμβαίνει το αντίστροφο, αλλά με ένα διαφορετικό σημείο. Όταν ρωτήθηκαν γιατί συμβαίνει αυτό και γιατί απαιτείται ένα τέτοιο ρεύμα, μπορεί κανείς να απαντήσει ότι η λήψη και η μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος είναι πολύ πιο εύκολη από το σταθερό ρεύμα.

Η λήψη και μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος είναι στενά συνδεδεμένη με μια τέτοια συσκευή ως μετασχηματιστή (σχήμα 2). Μια γεννήτρια που παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα είναι πολύ απλούστερη σε σχέση με μια γεννήτρια συνεχούς ρεύματος. Επιπλέον, η μεταφορά ενέργειας σε μεγάλο μήκος εναλλασσόμενου ρεύματος είναι η πλέον κατάλληλη. Με αυτό, ταυτόχρονα, μειώνεται λιγότερη ενέργεια από την τάση από τη γραμμή υψηλής τάσης για μετάδοση στο οικιακό δίκτυο.

Το Σχ. 2

Για το λόγο αυτό οι περισσότερες συσκευές λειτουργούν σε ένα δίκτυο στο οποίο το ρεύμα εναλλάσσεται. Ωστόσο, το συνεχές ρεύμα χρησιμοποιείται ευρέως σε όλους τους τύπους μπαταριών, στη χημική βιομηχανία και σε ορισμένες άλλες περιοχές.

Πολλοί έχουν ακούσει αυτά τα μυστήρια λόγια ως μία φάση, τρεις φάσεις, μηδέν, έδαφος ή γη και γνωρίζουν ότι πρόκειται για σημαντικές έννοιες στον κόσμο της ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, δεν καταλαβαίνουν όλοι τι εννοούν και πώς σχετίζονται με την πραγματικότητα. Ωστόσο, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε.

Χωρίς να βρεθούν σε τεχνικές λεπτομέρειες που δεν χρειάζονται από τον αρχηγό του σπιτιού, μπορεί να ειπωθεί ότι ένα τριφασικό δίκτυο είναι μια μέθοδος μετάδοσης ηλεκτρικού ρεύματος, όταν το εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει μέσω τριών συρμάτων και επιστρέφει ένα προς ένα. Τα παραπάνω χρειάζονται μια μικρή διευκρίνιση. Κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα αποτελείται από δύο σύρματα. Ένα ρεύμα πηγαίνει στον καταναλωτή (για παράδειγμα, στον βραστήρα), και από την άλλη επιστρέφει. Αν ανοίξετε ένα τέτοιο κύκλωμα, το ρεύμα δεν θα πάει. Αυτή είναι η όλη περιγραφή ενός μονοφασικού κυκλώματος (Εικ. 1.4).

Το σύρμα μέσω του οποίου ρέει ρεύμα ονομάζεται φάση ή απλά φάση και κατά μήκος του οποίου επιστρέφει μηδέν ή μηδέν. Ένα τριφασικό κύκλωμα αποτελείται από τριφασικά καλώδια και ένα αντίστροφο. Αυτό είναι εφικτό επειδή η φάση του εναλλασσόμενου ρεύματος σε κάθε ένα από τα τρία σύρματα μετατοπίζεται σε σχέση με το γειτονικό με 120 ° C (Σχήμα 3). Με περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με αυτό το ερώτημα θα βοηθήσετε να απαντήσετε στο εγχειρίδιο για την ηλεκτρολογία.

Το Σχ. 3 Μετάδοση σε απόσταση εναλλασσόμενου ρεύματος.

Η μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος συμβαίνει ακριβώς με τη βοήθεια τριφασικών δικτύων. Είναι οικονομικά συμφέρουσα να μην χρειάζονται άλλα δύο σύρματα. Προσεγγίζοντας τον καταναλωτή, το ρεύμα χωρίζεται σε τρεις φάσεις και κάθε ένα από αυτά δίδεται μηδέν. Έτσι μπαίνει σε διαμερίσματα και σπίτια. Αν και μερικές φορές το τριφασικό δίκτυο ξεκινάει ακριβώς στο σπίτι. Κατά κανόνα, μιλάμε για τον ιδιωτικό τομέα και αυτή η κατάσταση των πραγμάτων έχει τα υπέρ και τα κατά. Αυτό θα συζητηθεί αργότερα.

Γη ή, πιο σωστά, το τρίτο καλώδιο σε ένα μονοφασικό δίκτυο. Στην ουσία, δεν φέρει το φόρτο εργασίας, αλλά χρησιμεύει ως ένα είδος ασφάλειας.

Αυτό μπορεί να εξηγηθεί με ένα παράδειγμα. Σε περίπτωση που η ηλεκτρική ενέργεια εξέρχεται από τον έλεγχο (π.χ. βραχυκύκλωμα), υπάρχει κίνδυνος πυρκαγιάς ή ηλεκτροπληξίας. Για να αποφευχθεί αυτό να συμβεί (δηλαδή, η τρέχουσα τιμή δεν πρέπει να υπερβαίνει το επίπεδο ασφαλείας για ανθρώπους και συσκευές), εισάγεται γείωση. Σε αυτό το καλώδιο, μια περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας κυριολεκτικά πηγαίνει στο έδαφος (Εικ. 1.6).

Ένα άλλο παράδειγμα. Για παράδειγμα, παρατηρήθηκε μικρή διακοπή κατά τη λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα του πλυντηρίου και μέρος του ηλεκτρικού ρεύματος πέφτει στο εξωτερικό μεταλλικό κέλυφος της συσκευής.

και θα περιπλανηθεί γύρω από το πλυντήριο. Όταν ένα πρόσωπο το αγγίζει, θα γίνει αμέσως η πιο βολική διέξοδος για αυτή την ενέργεια, δηλαδή, θα λάβει ηλεκτρικό σοκ. Αν υπάρξει ένα καλώδιο γείωσης σε αυτή την κατάσταση, μια υπερβολική χρέωση θα στραγγίσει μέσα από αυτό, χωρίς να προκαλέσει βλάβη σε κανέναν. Επιπλέον, μπορεί να ειπωθεί ότι ο αγωγός πεδίου μπορεί επίσης να είναι γειωμένος και, καταρχήν, είναι, αλλά μόνο στον σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Το Σχ. 4

Η κατάσταση όταν το σπίτι δεν είναι γειωμένο δεν είναι ασφαλές. Πώς να το αντιμετωπίσετε, χωρίς να αλλάξετε όλες τις καλωδιώσεις στο σπίτι, θα συζητηθούν αργότερα.

Ορισμένοι τεχνίτες, βασιζόμενοι στην αρχική γνώση της ηλεκτρολογίας, εγκαθιστούν το μηδενικό καλώδιο ως καλώδιο γείωσης. Ποτέ μην το κάνετε αυτό. Αν το καλώδιο γείωσης σπάσει, οι γειωμένες συσκευές θα είναι υπό τάση 220 V.

Ελπίζουμε να κατανοήσετε τη γενική αρχή του έργου ηλεκτρικής ενέργειας και είστε έτοιμοι να προχωρήσετε σε άλλα θέματα.

Μηχανή κινητήρα και αρχή λειτουργίας

Ένας ηλεκτρικός κινητήρας είναι μια ηλεκτρική συσκευή για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Σήμερα, οι ηλεκτροκινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία για την οδήγηση διαφόρων μηχανών και μηχανισμών. Στο σπίτι, εγκαθίστανται σε ένα πλυντήριο ρούχων, ψυγείο, αποχυμωτή, επεξεργαστή τροφίμων, ανεμιστήρες, ηλεκτρικές ξυριστικές μηχανές κλπ. Κινητήρες που κινούνται σε κίνηση, συσκευές και μηχανισμοί που συνδέονται με αυτό.

Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσω για τους πιο συνηθισμένους τύπους και αρχές λειτουργίας ηλεκτρικών κινητήρων AC, που χρησιμοποιούνται ευρέως στο γκαράζ, στο σπίτι ή στο εργαστήριο.

Πώς λειτουργεί ένας ηλεκτροκινητήρας

Ο κινητήρας βασίζεται στο αποτέλεσμα που ανακαλύφθηκε από τον Michael Faraday το 1821. Έκανε την ανακάλυψη ότι στην αλληλεπίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος σε έναν αγωγό και έναν μαγνήτη, μπορεί να προκύψει συνεχής περιστροφή.

Εάν ένα πλαίσιο τοποθετηθεί σε ένα κατακόρυφο μαγνητικό πεδίο σε ομοιόμορφη θέση και ένα ρεύμα περνά μέσα από αυτό, τότε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο θα προκύψει γύρω από τον αγωγό, ο οποίος θα αλληλεπιδράσει με τους πόλους των μαγνητών. Από ένα πλαίσιο θα απωθείται και το άλλο θα προσελκύσει. Ως αποτέλεσμα, το πλαίσιο θα γυρίσει σε οριζόντια θέση, στην οποία το αποτέλεσμα του μαγνητικού πεδίου στον αγωγό θα είναι μηδέν. Προκειμένου η περιστροφή να συνεχιστεί, πρέπει να προσθέσετε ένα άλλο πλαίσιο υπό γωνία ή να αλλάξετε την κατεύθυνση του ρεύματος στο πλαίσιο στην κατάλληλη στιγμή. Στο σχήμα, αυτό γίνεται με τη βοήθεια δύο ημικυκλίων, τα οποία γειτνιάζουν με τις πλάκες επαφής από την μπαταρία. Ως αποτέλεσμα, μετά από μια μισή στροφή, η πολικότητα αλλάζει και η περιστροφή συνεχίζεται.

Στους σύγχρονους ηλεκτρικούς κινητήρες, αντί για μόνιμους μαγνήτες, χρησιμοποιούνται πηνία επαγωγής ή ηλεκτρομαγνήτες για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου. Εάν αποσυναρμολογήσετε οποιοδήποτε κινητήρα, τότε θα δείτε πηνία καλυμμένου καλωδίου με μονωτικό βερνίκι. Αυτά τα πηνία είναι ο ηλεκτρομαγνήτης, ή όπως αποκαλούνται οι τύλιγες διέγερσης.

Στην καθημερινή ζωή, οι ίδιοι μόνιμοι μαγνήτες χρησιμοποιούνται στα παιδικά παιχνίδια με μπαταρίες.

Σε άλλους, ισχυρότερους κινητήρες, χρησιμοποιούνται μόνο ηλεκτρομαγνήτες ή περιελίξεις. Το περιστρεφόμενο τμήμα μαζί τους καλείται ρότορα και το σταθερό μέρος είναι ο στάτορας.

Τύποι ηλεκτρικών κινητήρων

Σήμερα, υπάρχουν πολλοί ηλεκτρικοί κινητήρες διαφορετικών σχεδίων και τύπων. Μπορούν να χωριστούν ανάλογα με τον τύπο τροφοδοσίας:

  1. AC που τροφοδοτείται απευθείας από το δίκτυο.
  2. DC, που τροφοδοτούνται από μπαταρίες, μπαταρίες, τροφοδοτικά ή άλλες πηγές DC.

Σύμφωνα με την αρχή της εργασίας:

  1. Σύγχρονη, στην οποία υπάρχει περιέλιξη στο ρότορα και μηχανισμός βούρτσας για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος.
  2. Ασύγχρονος, ο ευκολότερος και πιο κοινός τύπος κινητήρα. Δεν έχουν πινέλα και περιελίξεις στο ρότορα.

Ένας συγχρονισμένος κινητήρας περιστρέφεται συγχρόνως με ένα μαγνητικό πεδίο που τον περιστρέφει και με έναν ασύγχρονο κινητήρα ο ρότορας περιστρέφεται πιο αργά από ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο στον στάτορα.

Η αρχή λειτουργίας και ασύγχρονος κινητήρας της συσκευής

Στην περίπτωση ενός ασύγχρονου κινητήρα, οι περιελίξεις του στάτορα στοιβάζονται (για 380 Volts θα υπάρχουν 3), οι οποίες δημιουργούν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Οι άκρες σύνδεσης τους εμφανίζονται σε ειδικό τερματικό. Οι περιελίξεις ψύχονται λόγω του ανεμιστήρα που είναι τοποθετημένος στον άξονα στο άκρο του ηλεκτροκινητήρα.

Ο ρότορας, ο οποίος είναι ενσωματωμένος με τον άξονα, είναι κατασκευασμένος από μεταλλικές ράβδους, οι οποίοι είναι κλεισμένοι μεταξύ τους και στις δύο πλευρές, γι 'αυτό ονομάζεται βραχυκύκλωμα.
Χάρη σε αυτό το σχέδιο, εξαλείφεται η ανάγκη συχνής περιοδικής συντήρησης και αντικατάστασης των πινέλων τροφοδοσίας, η αξιοπιστία, η ανθεκτικότητα και η αξιοπιστία πολλαπλασιάζονται.

Κατά κανόνα, η κύρια αιτία ασύγχρονης θραύσης του κινητήρα είναι η φθορά των εδράνων στα οποία περιστρέφεται ο άξονας.

Η αρχή της λειτουργίας. Για να λειτουργήσει ένας ασύγχρονος κινητήρας, είναι απαραίτητο ο ρότορας να περιστρέφεται πιο αργά από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του στάτορα, ως αποτέλεσμα του οποίου προκαλείται ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (ηλεκτρικό ρεύμα) στον ρότορα. Εδώ η σημαντική προϋπόθεση είναι, αν ο ρότορας περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με το μαγνητικό πεδίο, τότε σε αυτό, σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δεν θα υπήρχε EMF και επομένως δεν θα υπήρχε περιστροφή. Αλλά στην πραγματικότητα, λόγω της τριβής των ρουλεμάν ή του φορτίου στον άξονα, ο δρομέας θα περιστρέφεται πάντα πιο αργά.

Οι μαγνητικοί πόλοι συνεχώς περιστρέφονται στις περιελίξεις του κινητήρα και η κατεύθυνση του ρεύματος στο ρότορα αλλάζει διαρκώς. Σε μια χρονική στιγμή, για παράδειγμα, η κατεύθυνση των ρευμάτων στις περιελίξεις του στάτη και του ρότορα παρουσιάζεται σχηματικά με τη μορφή σταυρών (το ρεύμα ρέει από εμάς) και των σημείων (το ρεύμα ρέει προς εμάς). Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο απεικονίζεται απεικονιζόμενο από τη διακεκομμένη γραμμή.

Για παράδειγμα, πώς λειτουργεί ένα κυκλικό πριόνι. Ο μεγαλύτερος κύκλος εργασιών της δεν είναι φορτίο. Αλλά μόλις αρχίσουμε να κόβουμε την πλάκα, μειώνεται η ταχύτητα περιστροφής και ταυτόχρονα ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται πιο αργά σε σχέση με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και, σύμφωνα με τους νόμους της ηλεκτροτεχνίας, αρχίζει να προκαλεί μια ακόμη μεγαλύτερη τιμή EMF. Το ρεύμα που καταναλώνεται από τον κινητήρα μεγαλώνει και αρχίζει να λειτουργεί με πλήρη ισχύ. Εάν το φορτίο στον άξονα είναι τόσο μεγάλο που σταματάει, τότε μπορεί να προκληθεί βλάβη στον βραχυκυκλωμένο δρομέα λόγω της μέγιστης τιμής του emf που προκαλείται σε αυτόν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντικό να επιλέξετε τον κινητήρα, την κατάλληλη ισχύ. Αν πάρουμε περισσότερα, τότε η κατανάλωση ενέργειας θα είναι αδικαιολόγητη.

Η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα εξαρτάται από τον αριθμό των πόλων. Σε 2 πόλους, η ταχύτητα περιστροφής θα είναι ίση με την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου, ίση με το μέγιστο 3000 περιστροφές ανά δευτερόλεπτο σε συχνότητα δικτύου 50 Hz. Για να μειώσετε κατά το ήμισυ την ταχύτητα, είναι απαραίτητο να αυξήσετε τον αριθμό των πόλων στον στάτορα στα τέσσερα.

Ένα σημαντικό μειονέκτημα των ασύγχρονων κινητήρων είναι ότι τροφοδοτούνται για να ρυθμίσουν την ταχύτητα περιστροφής του άξονα μόνο με αλλαγή της συχνότητας ηλεκτρικού ρεύματος. Και έτσι δεν είναι δυνατόν να επιτευχθεί μια σταθερή συχνότητα περιστροφής του άξονα.

Η αρχή λειτουργίας και η διάταξη ενός σύγχρονου κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος

Αυτός ο τύπος ηλεκτρικού κινητήρα χρησιμοποιείται στην καθημερινή ζωή, όπου απαιτείται σταθερή ταχύτητα περιστροφής, η δυνατότητα ρύθμισης του, καθώς και αν απαιτείται ταχύτητα περιστροφής άνω των 3000 περιστροφών ανά λεπτό (αυτό είναι το μέγιστο για ασύγχρονη).

Οι σύγχρονοι κινητήρες εγκαθίστανται σε ηλεκτρικό εργαλείο, ηλεκτρική σκούπα, πλυντήριο ρούχων κ.λπ.

Στην περίπτωση ενός σύγχρονου ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος υπάρχουν περιελίξεις (3 στο σχήμα), οι οποίες επίσης τυλίγονται στον δρομέα ή στην άγκυρα (1). Οι αγωγοί τους είναι συγκολλημένοι στους τομείς του δακτυλίου συλλέκτη ή του συλλέκτη (5), στον οποίο εφαρμόζεται τάση με τη χρήση βούρτσας γραφίτη (4). Σε ποια συμπεράσματα βρίσκονται, έτσι ώστε οι βούρτσες πάντα να παρέχουν τάση μόνο για ένα ζεύγος.

Οι πιο συχνές βλάβες των κινητήρων συλλογής είναι:

  1. Φθαρμένες βούρτσες ή κακή επαφή λόγω της εξασθένησης του ελατηρίου σύσφιξης.
  2. Συλλέκτης ρύπανσης. Καθαρίστε με αλκοολούχα ή μη γυαλόχαρτο.
  3. Φόρεμα.

Η αρχή της λειτουργίας. Η ροπή σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα δημιουργείται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ρεύματος οπλισμού και της μαγνητικής ροής στην περιέλιξη διέγερσης. Με αλλαγή στην κατεύθυνση του εναλλασσόμενου ρεύματος, η κατεύθυνση της μαγνητικής ροής ταυτόχρονα στο περίβλημα και στην άγκυρα θα αλλάξει, έτσι ώστε η περιστροφή να είναι πάντα στην ίδια κατεύθυνση.

Η ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής αλλάζει αλλάζοντας το μέγεθος της παρεχόμενης τάσης. Σε τρυπάνια και ηλεκτρικές σκούπες, χρησιμοποιείται ένας ρεοστάτης ή μεταβλητή αντίσταση.

Η αλλαγή στην κατεύθυνση περιστροφής είναι η ίδια με αυτή των κινητήρων συνεχούς ρεύματος, την οποία θα συζητήσω στο επόμενο άρθρο.

Το πιο σημαντικό πράγμα για τις σύγχρονες μηχανές που προσπάθησα να εξηγήσω, με περισσότερες λεπτομέρειες μπορείτε να τις διαβάσετε στη Wikipedia.

Τρόποι λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα στο επόμενο αντικείμενο.