Site Loader

Содержание

Как работает электродвигатель [на понятном языке] | Инженерные знания

Вокруг нас становится всё больше электродвигателей. Вместе с безнадежным устареванием бензиновых агрегатов в мире транспорта, появляются и принципиально новые сферы использования электродвигателей. Многие высокотехнологичные электронные устройства используют такие двигатели для самых различных целей, например чтобы реализовать работу вибровызова у смартфона.

Полезно и интересно разобраться в логике функционирования этого нехитрого, но крайне востребованного сегодня устройства. Давайте опустим все сложные высказывания и формулировки, а попробуем на простом языке сформулировать основы функционирования электрических агрегатов.

Ротор электродвигателя

Ротор электродвигателя

Начнем с самого простого. Наверняка каждый из читателей игрался с магнитиками и обращал внимание, что в одну сторону магниты притягиваются, а в другую сторону магниты отталкиваются. Говоря научным языком — полюса магнита, имеющие одинаковые знаки, отталкиваются, а полюса магнита с разными знаками притягиваются.

Поведение магнитов

Поведение магнитов

Причину этого явления объясняют спецификой поведения зарядов. Но полностью объяснить природу взаимодействия пока не получилось. Да нам и не нужно сейчас это делать. Для нас важен сам факт подобного явления. Обратите внимание, что отталкиваются магниты гораздо раньше, чем будут подведены друг к другу вплотную. Всё дело в линиях магнитной индукции.

Линии магнитной индукции

Линии магнитной индукции

Теперь представим, что мы разместили магнитики таким образом, когда возможно использовать эту силу отталкивания нам во благо. Один магнитик поместили на ось, а второй поставили где то рядом. Вектора действующих сил распихали таким образом, что они по касательной толкают ось и заставляют её крутиться. Получилось, что система будет вращаться при правильном подборе точек расположения магнитов. Эффект напоминает раскручивание карусели, на котором катаются дети. Когда карусель с ребенком проходим мимо папы, он подкручивает систему и поддерживает вращение. Замени мы папу одним магнитом, а ребенка другим того же полюса — выйдет модель электродвигателя.

Может сложиться неправильное представление, что мы получили вечный двигатель. На самом деле это не так. Мы не сможем без прочих ухищрений заставить эту систему работать постоянно из-за потери энергии на сторонние факторы.

Теперь представим, что нам нужно управлять такой моделью. Ведь когда магниты постоянные, мы не сможем регулировать процесс вращения. Да и оптимизировать его не получится. Поэтому, мы прибегнем к помощи электромагнита. Электромагнит может создавать поле тогда, когда нам это нужно. Нажали на кнопочку — ток проходит через цепь и формируется магнитное поле.

Логика работы электромагнита

Логика работы электромагнита

Но в более простом случае рационально использовать рамку с током. Там начинает работать закон Ампера, а род взаимодействия будет таким же. Вспомним, что закон Ампера описывает влияние магнитного поля на проводник с током. Он описывает силу, которая будет действовать на проводник с током со стороны магнитного поля.

Закон Ампера

Закон Ампера

Теперь представим, что мы взяли рамку с током и поместили её в магнитное поле. Рамка с током представляет собой проводник, который оказался в магнитном поле. Пропускаем через рамку ток и поле начинает воздействовать с некоторой силой на этот проводник. Если рамка замкнутая, то ток меняет в ней свой направление.

Смена направления тока

Смена направления тока

Получается, что на рамке формируется вращающий момент. Ведь когда направление тока в проводнике меняется, меняется и направление вектора силы, воздействующей со стороны магнитного поля.

Если разместить рамку правильно, то появится именно крутящий момент. Если нет — поле будет гнуть рамку. Наша задача «снять» крутящий момент. Для этого рамку нужно правильно расположить или увеличить количество рамок. Тогда одна из них обязательно попадет в нужное положение.

Кстати, это магнитное поле формируется неподвижными постоянными магнитами статора двигателя.

Простейший электродвигатель

Простейший электродвигатель

Вращающаяся часть будет называться ротором или якорем. Неподвижная на корпусе — статором. Приведенная модель является рабочей моделью двигателя постоянного тока. В реальной схеме всё организовано точно также, только якорь имеет множество таких рамок внутри своей конструкции. Полезно прочитать эту статью.

Рамки внутри ротора

Рамки внутри ротора

Но есть одно несчастье. Подключи мы такую модель к источнику переменного напряжения, и получим не равномерное движение, а постоянные рывки. Всё дело в том, что переменный ток постоянно меняет своё направление.

Направление сил, воздействующих на ротор, тоже будет меняться.

В случае с электродвигателями переменного тока конструкция строится немного иначе.

Обмотка располагается не на роторе, а на статоре. Пропуская через обмотку статора электрический ток, мы получим пульсирующее магнитное поле. Ток, как и в примере выше, меняет своё направление. Ведь намотка выполнена тоже как рамка. И потому актуальна картинка про смену направления электрического тока. Магнитное поле тоже будет направлено в разные стороны.

Схема обмотки статора и направление тока

Схема обмотки статора и направление тока

Если в такое поле поместить магнитик или ротор особой конфигурации (колесо для грызуна, в котором индуцируется ток сам) опять получим описываемый ранее эффект и крутящий момент. Только обмоток нужно много, чтобы «толкались» они одна за другой. Тогда оно будет пульсировать и подпихивать наш якорь. Получили опять вращающий момент. Вуаля!

Как работает электродвигатель? | Альфа Инжиниринг

Электродвигатель – это универсальное устройство, применяемое сегодня не только в различных отраслях промышленности, но и в других важных для человека сферах.Электродвигатель осуществляет преобразование электрической энергии и в энергию механического движения. Конструкция электродвигателя схожа со строением электрического генератора. В неё входит статор и ротор, которые и отвечают за вращение электрической машины. Существуют также двигатели, способные совершать линейные движения. Они так и называются – линейными двигателями.

Сегодня среди всех типов электродвигателей самый распространённый – трёхфазный асинхронный двигатель. Его основу составляет роторная обмотка – система массивных алюминиевых или медных стержней, которые размещаются параллельно в пазах. Их концы соединяются с помощью короткозамкнутых колец. Из-за своей структуры обмотка также получила название беличья клетка. Если в работе используется алюминий, то конструкция создаётся под давлением путём литья. Магнитное поле статора вращается и таким образом индуцирует ток в обмотке ротора. Ток взаимодействует с магнитным полем, и ротор начинает вращение. При этом скорость вращения ротора ниже скорости движения магнитного поля. Именно эта разность в физике получила название скольжение. Величина скольжения может быть 3-5% и формируется в зависимости от нагрузки на двигатель. Если необходимо регулировать скорость постепенно, то используется статорная обмотка, где есть возможность переключать число полюсов. Именно так функционируют 2-,3-,4-асинхронные двигатели. Чтобы скорость регулировалась плавно, питание в двигатель поступает через преобразователь частоты.

Если у асинхронного двигателя необходимо регулировать скорость ниже номинальной, то в качестве замены короткозамкнутого двигателя можно использовать двигатель с фазным ротором. У последнего роторная обмотка также выполнена в трёх фазах. Роторная обмотка с помощью контактных колец соединяется с регулировочным реостатом, в результате чего энергия, которую потребляет двигатель, становится теплом. Однако сегодня такой метод используется крайне редко, так как он основан на снижении КПД.

Короткозамкнутый двигатель асинхронный компактный и при этом отличается высокой надёжностью. Он имеет более долгий срок службы по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. Также двигатель внутреннего сгорания превосходит асинхронный двигатель по массе и размерам. При этом мощность у обоих устройств одинаковая.

Мощность двигателей варьируется между несколькими десятками ватт и десятками мегаватт. Если у двигателя малая мощность, то он может быть однофазным.

Синхронные электродвигатели по своей структуре напоминают синхронные генераторы. Они имеют неизменную сетевую частоту и при любой нагрузке вращаются с установленной скоростью. По сравнению с асинхронными двигателями они не поглощают реактивную энергию из сети, а, наоборот, отдают ее в сеть, тем самым покрывается потребление энергии, осуществляемое другими приёмниками.

Однако покупатель должен учитывать, что синхронные двигатели не могут использоваться в случае частых пусков. Они подходят для стабильной механической нагрузки и постоянной скорости вращения.

Если необходимо плавно регулировать скорость, то можно использовать двигатели постоянного тока. Для регулирования полупроводниковые устройства изменяют ток якоря или изменяется напряжение питания. Однако двигатели постоянного тока не пользуются большой популярностью. Это связано с большой стоимостью, внушительными размерами и дополнительными потерями, которые возникают в процессе регулирования.

Также возможно использование шаговых двигателей. Они работают на основе возникновения импульсов напряжения. Каждый импульс осуществляет поворот ротора двигателя на конкретный угол. Такие устройства можно увидеть на тихоходных механизмах, для которых необходимо точное позиционирование. Существуют двигатели, которые способны совершать один оборот в сутки или, например, в год.

Для линейного движения, применяются линейные двигатели, соответственно. Это обусловлено тем, что при данном типе движения преобразование вращения в линейную схему невозможно. Чаще всего используются асинхронные линейные двигатели, но также возможно применения шаговых и синхронных двигателей.

Безусловно, электрические двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. Это и компактные размеры, сочетающиеся с небольшой массой и стоимостью; КПД, достигающий 95%; хорошая регулируемость, при которой сохраняется высокий КПД; надёжность и долговечность; небольшой показатель шумовых загрязнений и вибраций; оперативный лёгкий пуск; простота в эксплуатации; электродвигатель не потребляет топлива, а значит, более экологичен; он легко присоединяется с любым механизмам и машинам.

Проблемы в использовании электродвигателя могут возникать, если он размещается на передвижном или переносном устройстве, а также на транспортном средстве. Электропитание в таких случаях подаётся по гибкому кабелю, контактному проводу или шинам, таким источникам питания, как топливные элементы, аккумуляторы, двигатель-генераторы.

Минусы такой схемы в том, что дальность пробега и маневренность будет ограничена. Поэтому чаще отдают предпочтение двигателям внутреннего сгорания.
История развития электродвигателей.

Первый электродвигатель был электростатическим. Его создателем выступил Бенджамин Франклин в 1748 году. Ротором двигателю служил зубчатый диск, импульсные силы отталкивания и притяжения действовали на зубья, в результате чего диск мог совершить 12-15 оборотов/в мин. Первый электромагнитный двигатель появился в 1821 году. Это был прибор, где проводник с током осуществлял вращение вокруг магнита (при этом совершалась работа), также сам стержневой магнит мог вращаться вокруг проводника. Такой прибор представил Майкл Фарадей.

Далее история развития электродвигателей связана с изобретением первого качающегося двигателя. Его можно быть соединять с рабочей машиной. Создателем такого двигателя стал учитель математики в США Джозеф Генри. В 1834 году появился вращающийся электродвигатель. Мориц Герман Яко6и, инженер-строитель из Восточной Пруссии, создал 8-полюсный двигатель со статором и ротором из 4 электромагнитов в форме подков.

Устройство совершало 80…120 оборотов/минуту, а питание получало от батареи напряжением 6V. Именно этот двигатель привлёк к себе внимание и в России.
Широко электродвигатели стали использоваться лишь после 1866 года, когда был изобретен генератор постоянного тока с самовозбуждением. До этого источники электропитания обладали недостаточной экономической эффективностью. Первые исследования в области использования асинхронных двигателей стали проводиться в компании АЭГ в Германии, когда появилась многофазная система переменного тока. А заявление на патент короткозамкнутого асинхронного двигателя было подано в 1889 году. Так началась эра использования двигателей переменного тока. С этого момента электродвигатели используются как стационарных установках, так и в средствах передвижения.

Подключение электродвигателя

Наибольшей эффективностью работы отличаются трёхфазные электродвигатели. Магнитное поле начинает вращаться в статоре после подключения к сети в 380В. Осуществляется этот процесс без использования пусковых устройств. Подключать электродвигатель к сетям 380В можно двумя схемами, называемыми звезда и треугольник. Подключение звездой обеспечивает плавный пуск, однако не достигается максимальная мощность электромотора. Полная же паспортная мощь достигается путём подключения треугольником. Однако высокий ток при запуске может испортить изоляцию. Для запуска мощных двигателей применяется комбинированная схема звезда-треугольник.

Трёхфазный двигатель также можно включить и в однофазную сеть, однако для этого требуется конденсатор. Конечно, при подключении трёхфазного двигателя к сети 220В КПД может упасть на 50%. Однако иногда это просто необходимо. Конденсатор в данном процессе осуществляет сдвиг фазы и разгон. Чтобы подключение прошло без проблем, кнопка разгона должна удерживаться, пока вал максимально не раскрутится. Напряжение конденсатора должно быть больше в 1,5 раза. В противном случае конденсатор может выйти из строя во время включения или выключения.

Что такое ДВИГАТЕЛЬ постоянного тока: основы, типы и принцип работы

Почти каждое механическое развитие, которое мы видим вокруг себя, осуществляется электродвигателем. Электрические машины — это способ преобразования энергии. Двигатели потребляют электрическую энергию и производят механическую энергию. Электродвигатели используются для питания сотен устройств, которые мы используем в повседневной жизни. Электродвигатели в целом подразделяются на две разные категории: двигатели постоянного тока (DC) и двигатели переменного тока (AC). В этой статье мы собираемся обсудить двигатель постоянного тока и его работу. А также как работают редукторные двигатели постоянного тока.



Что такое двигатель постоянного тока?

К Двигатель постоянного тока — это электродвигатель который работает от постоянного тока. В электродвигателе работа зависит от простого электромагнетизма. Проводник с током создает магнитное поле, и когда он помещается во внешнее магнитное поле, он сталкивается с силой, пропорциональной току в проводнике и силе внешнего магнитного поля. Это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Он работает на том факте, что проводник с током, помещенный в магнитное поле, испытывает силу, которая заставляет его вращаться относительно исходного положения. Практический двигатель постоянного тока состоит из обмоток возбуждения, обеспечивающих магнитный поток, и якоря, который действует как проводник.


Бесщеточный двигатель постоянного тока


Вклад бесщеточный двигатель постоянного тока это ток / напряжение, а его выход — крутящий момент. Понять работу двигателя постоянного тока очень просто из базовой схемы, показанной ниже. Двигатель постоянного тока в основном состоит из двух основных частей. Вращающаяся часть называется ротором, а неподвижная часть также называется статором. Ротор вращается относительно статора.

Ротор состоит из обмоток, которые электрически связаны с коммутатором. Геометрия щеток, контактов коммутатора и обмоток ротора такова, что при подаче питания полярности обмотки под напряжением и магнитов статора смещены, и ротор будет вращаться до тех пор, пока он почти не будет выпрямлен полевыми магнитами статора.


Когда ротор достигает выравнивания, щетки перемещаются к следующим контактам коммутатора и включают следующую обмотку. Вращение меняет направление тока через обмотку ротора, вызывая переворот магнитного поля ротора, заставляя его продолжать вращаться.

Конструкция двигателя постоянного тока

Конструкция двигателя постоянного тока показана ниже. Очень важно знать его конструкцию, прежде чем узнавать, что она работает. Важнейшими частями этого двигателя являются якорь и статор.


ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Катушка якоря — это вращающаяся часть, а неподвижная часть — статор. В этом случае катушка якоря подключена к источнику постоянного тока, который включает в себя щетки, а также коммутаторы. Основная функция коммутатора — преобразовывать переменный ток в постоянный, индуцируемый в якоре. Подача тока может быть обеспечена с помощью щетки от вращающейся части двигателя к неактивной внешней нагрузке. Расположение якоря может быть выполнено между двумя полюсами электромагнита или постоянным.

Детали двигателя постоянного тока

В двигателях постоянного тока существуют различные популярные конструкции двигателей, такие как бесщеточные двигатели с постоянным магнитом, последовательные, с составной обмоткой, шунтирующие шунты или стабилизированные шунты. В целом, части двигателя постоянного тока в этих популярных конструкциях одинаковы, но принцип их работы одинаков. Основные части двигателя постоянного тока включают следующее.

Статора

Стационарная часть, такая как статор, является одной из частей двигателя постоянного тока, которая включает в себя обмотки возбуждения. Основная функция этого — получить запас.

Ротор

Ротор — это динамическая часть двигателя, которая используется для создания механических оборотов агрегата.

Кисти

Щетки, использующие коммутатор, в основном работают как мост, чтобы прикрепить неподвижную электрическую цепь к ротору.

Коммутатор

Это разрезное кольцо с медными сегментами. Это также одна из самых важных частей двигателя постоянного тока.

Обмотки возбуждения

Эти обмотки сделаны из полевых катушек, известных как медные провода. Эти обмотки охватывают примерно прорези полюсных наконечников.

Обмотки якоря

Эти обмотки в двигателе постоянного тока имеют два типа конструкции, такие как Lap и Wave.

Иго

Магнитная рамка, такая как ярмо, иногда изготавливается из чугуна или стали. Работает как охранник.

Поляки

Полюса в двигателе состоят из двух основных частей, таких как полюсный сердечник и полюсные наконечники. Эти важные части соединены друг с другом гидравлической силой и соединены с вилкой.

Зубы / прорезь

Непроводящие вкладыши паза часто застревают между стенками паза, а также катушками для защиты от царапин, механической поддержки и дополнительной электрической изоляции. Магнитный материал между пазами называется зубцами.

Корпус двигателя

Корпус двигателя поддерживает щетки, подшипники и железный сердечник.

Принцип работы

Электрическая машина, которая используется для преобразования энергии из электрической в ​​механическую, известна как двигатель постоянного тока. В Принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что когда проводник с током находится внутри магнитного поля, он испытывает механическую силу. Это направление силы может быть определено с помощью правила левой руки Флемминга, а также ее величины.

Если первый палец вытянут, второй палец, а также большой палец левой руки будут расположены вертикально друг к другу, и основной палец указывает направление магнитного поля, следующий палец указывает текущее направление, а большой палец, похожий на третий, означает направление магнитного поля. направление силы, которое ощущается через проводник.

F = BIL ньютонов

Где,

«B» — плотность магнитного потока,

«Я» — текущее

«L» — длина проводника в магнитном поле.

Когда обмотка якоря подводится к источнику постоянного тока, ток будет устанавливаться внутри обмотки. Обмотка возбуждения или постоянные магниты создают магнитное поле. Таким образом, проводники якоря будут испытывать силу из-за магнитного поля, основанного на вышеуказанном принципе.
Коммутатор спроектирован как секции для достижения однонаправленного крутящего момента, иначе путь силы перевернулся бы каждый раз, как только путь движения проводника перевернется в магнитном поле. Итак, это принцип работы двигателя постоянного тока.

Типы двигателей постоянного тока

Ниже рассматриваются различные типы двигателей постоянного тока.

Редукторные двигатели постоянного тока

Мотор-редукторы имеют тенденцию снижать скорость двигателя, но с соответствующим увеличением крутящего момента. Это свойство очень удобно, поскольку двигатели постоянного тока могут вращаться со скоростью, слишком высокой для электронного устройства. Мотор-редукторы обычно состоят из щеточного двигателя постоянного тока и редуктора, прикрепленного к валу. Двигатели различаются как приводные от двух соединенных между собой агрегатов. Он имеет множество приложений из-за стоимости проектирования, упрощения и создания приложений, таких как промышленное оборудование, приводы, медицинские инструменты и робототехника.

  • Ни один хороший робот не может быть построен без шестеренок. Учитывая все обстоятельства, очень важно хорошее понимание того, как шестерни влияют на такие параметры, как крутящий момент и скорость.
  • Шестерни работают по принципу механического преимущества. Это означает, что, используя разные диаметры шестерен, мы можем менять скорость вращения и крутящий момент. Роботы не имеют желаемого отношения скорости к крутящему моменту.
  • В робототехнике крутящий момент лучше скорости. С шестеренками можно менять высокую скорость на лучший крутящий момент. Увеличение крутящего момента обратно пропорционально снижению скорости.

Редукторные двигатели постоянного тока

Снижение скорости двигателя постоянного тока с редуктором

Снижение скорости передачи состоит из того, что маленькая шестерня приводит в движение большую шестерню. В редукторе может быть несколько комплектов этих редукторов.

Снижение скорости мотор-редуктора постоянного тока

Иногда целью использования редукторного двигателя является уменьшение скорости вращения вала двигателя в приводимом устройстве, например, в небольших электрических часах, где крошечный синхронный двигатель может вращаться со скоростью 1200 об / мин, однако его значение снижается до одного об / мин для привода. секундная стрелка и дополнительно уменьшенная в часовом механизме для управления минутной и часовой стрелками. Здесь величина движущей силы не имеет значения, пока ее достаточно для преодоления фрикционных ударов часового механизма.

Двигатель постоянного тока серии

Серийный двигатель — это двигатель постоянного тока, в котором обмотка возбуждения внутри последовательно соединена с обмоткой якоря. Серийный двигатель обеспечивает высокий пусковой момент, но никогда не должен работать без нагрузки и способен перемещать очень большие нагрузки на валу при первом включении. Серийные двигатели также известны как двигатели с последовательной обмоткой.

В последовательных двигателях обмотки возбуждения соединены последовательно с якорем. Напряженность поля изменяется с увеличением тока якоря. Когда его скорость снижается из-за нагрузки, серийный двигатель развивает более высокий крутящий момент. Его пусковой момент больше, чем у других двигателей постоянного тока.

Он также может легче излучать тепло, накопленное в обмотке, из-за большого количества протекающего тока. Его скорость значительно меняется между полной и нулевой нагрузкой. Когда нагрузка снимается, скорость двигателя увеличивается, а ток через якорь и катушки возбуждения уменьшается. Работа больших машин без нагрузки опасна.

Мотор серии

Ток через якорь и катушки возбуждения уменьшается, сила силовых линий вокруг них ослабевает. Если бы сила магнитных линий вокруг катушек уменьшалась с той же скоростью, что и ток, протекающий через них, то и те, и другие уменьшались бы с той же скоростью при

при котором скорость двигателя увеличивается.

Преимущества

К преимуществам серийного двигателя можно отнести следующее.

  • Огромный пусковой момент
  • Простая конструкция
  • Проектировать легко
  • Простое обслуживание
  • Экономически эффективным

Приложения

Двигатели серии могут производить огромную крутящую мощность, крутящий момент из состояния покоя. Эта характеристика делает серийные двигатели подходящими для небольших электроприборов, универсального электрического оборудования и т. Д. Серийные двигатели не подходят, когда требуется постоянная скорость. Причина в том, что скорость серийных двигателей сильно меняется в зависимости от нагрузки.

Шунтирующий двигатель

Шунтовые двигатели — это параллельные двигатели постоянного тока, в которых обмотки возбуждения шунтированы или подключены параллельно обмотке якоря двигателя. Шунтирующий двигатель постоянного тока обычно используется из-за его наилучшего регулирования скорости. Также, следовательно, как обмотка якоря, так и обмотки возбуждения находятся под одним и тем же напряжением питания, однако существуют дискретные ветви для потока тока якоря и тока возбуждения.

Параллельный двигатель имеет несколько отличительных рабочих характеристик от серийного двигателя. Поскольку катушка шунтирующего возбуждения сделана из тонкой проволоки, она не может производить большой ток для запуска, как последовательное поле. Это означает, что параллельный двигатель имеет чрезвычайно низкий пусковой крутящий момент, что требует, чтобы нагрузка на вал была довольно небольшой.

Шунтирующий двигатель

Когда на шунтирующий двигатель подается напряжение, через шунтирующую катушку протекает очень слабый ток. Якорь шунтирующего двигателя аналогичен серийному двигателю, и он потребляет ток для создания сильного магнитного поля. Из-за взаимодействия магнитного поля вокруг якоря и поля, создаваемого вокруг шунтирующего поля, двигатель начинает вращаться.

Как и в серийном двигателе, когда якорь начинает вращаться, он производит обратную ЭДС. Обратная ЭДС приведет к тому, что ток в якоре начнет уменьшаться до очень небольшого уровня. Величина тока, потребляемого якорем, напрямую зависит от размера нагрузки, когда двигатель достигает полной скорости. Поскольку нагрузка обычно мала, ток якоря будет небольшим.

Преимущества

К преимуществам параллельного двигателя можно отнести следующее.

  • Простое управление, обеспечивающее высокий уровень гибкости для решения сложных проблем привода
  • Высокая доступность, поэтому требуется минимальное обслуживание
  • Высокий уровень электромагнитной совместимости
  • Очень плавный ход, поэтому низкая механическая нагрузка на всю систему и высокие динамические процессы управления
  • Широкий диапазон регулирования и низкие скорости, поэтому универсальное применение

Приложения

Шунтовые двигатели постоянного тока очень подходят для систем с ременным приводом. Этот двигатель постоянной скорости используется в промышленных и автомобильных приложениях, таких как станки и намоточные / разматывающие машины, где требуется высокая точность крутящего момента.

Составные двигатели постоянного тока

Составные двигатели постоянного тока включают в себя шунтирующее поле с независимым возбуждением, которое имеет отличный пусковой крутящий момент, однако при использовании с регулируемой скоростью возникают проблемы. Поле в этих двигателях может быть подключено последовательно через якорь, а также через шунтирующее поле, которое возбуждается отдельно. Последовательное поле обеспечивает превосходный пусковой момент, тогда как шунтирующее поле обеспечивает улучшенное регулирование скорости. Но последовательное поле вызывает проблемы с управлением в приводах с регулируемой скоростью и обычно не используется в 4-квадрантных приводах.

Отдельно возбужденный

Как следует из названия, в противном случае обмотки возбуждения питаются от отдельного источника постоянного тока. Уникальность этих двигателей заключается в том, что ток якоря не проходит через обмотки возбуждения, поскольку обмотка возбуждения усилена отдельным внешним источником постоянного тока. Уравнение крутящего момента двигателя постоянного тока: Tg = Ka φ Ia. В этом случае крутящий момент изменяется посредством изменения магнитного потока поля «φ» & независимо от тока якоря «Ia».

Самовозбужденный

Как следует из названия, в этом типе двигателя ток в обмотках может подаваться через двигатель, в противном случае — через саму машину. Кроме того, этот двигатель разделен на двигатель с последовательной обмоткой и двигатель с параллельной обмоткой.

Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом

Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом или постоянным магнитом имеет обмотку якоря. Эти двигатели сконструированы с постоянными магнитами, размещенными на внутренней стороне сердечника статора для генерации магнитного потока. С другой стороны, ротор включает в себя обычный якорь постоянного тока, включая щетки и сегменты коммутатора.

В двигателе постоянного тока с постоянными магнитами магнитное поле может быть сформировано с помощью постоянного магнита. Таким образом, входной ток не используется для возбуждения, которое используется в кондиционерах, дворниках, автомобильных стартерах и т. Д.

Подключение двигателя постоянного тока к микроконтроллеру

Микроконтроллеры не могут управлять двигателями напрямую. Итак, нам нужен какой-то драйвер для управления скоростью и направлением двигателей. Драйверы двигателей будут действовать как устройства взаимодействия между микроконтроллеры и моторы . Драйверы двигателей будут действовать как усилители тока, поскольку они принимают управляющий сигнал низкого тока и выдают сигнал высокого тока. Этот сильноточный сигнал используется для привода двигателей. Использование микросхемы L293D — простой способ управления двигателем с помощью микроконтроллера. Он содержит внутри две схемы драйвера H-моста.

Эта микросхема предназначена для управления двумя моторами. L293D имеет два набора устройств, где 1 набор имеет вход 1, вход 2, выход 1, выход 2 с контактом включения, а другой набор имеет вход 3, вход 4, выход 3, выход 4 с другим контактом разрешения. Вот видео, связанное с L293D

Вот пример двигателя постоянного тока, который связан с микроконтроллером L293D.

Двигатель постоянного тока с микроконтроллером L293D

L293D имеет два набора конфигураций, где один набор имеет вход 1, вход 2, выход 1 и выход 2, а другой набор имеет вход 3, вход 4, выход 3 и выход 4, согласно приведенной выше диаграмме,

  • Если контакты 2 и 7 высокие, то контакты 3 и 6 также высокие. Если разрешение 1 и штифт 2 высокие, а штифт 7 низкий, то двигатель вращается в прямом направлении.
  • Если разрешение 1 и штифт 7 высокие, а штифт 2 низкий, то двигатель вращается в обратном направлении.

Сегодня двигатели постоянного тока все еще используются во многих сферах применения, таких как игрушки и дисководы, или в больших размерах для работы сталепрокатных станов и бумагоделательных машин.

Уравнения двигателя постоянного тока

Величина испытываемого потока составляет

F = BlI

Где, B — плотность потока, создаваемого обмотками возбуждения.

l- Активная длина проводника

I-ток, проходящий через проводник

При вращении проводника индуцируется ЭДС, которая действует в направлении, противоположном подаваемому напряжению. Это дается как

Где, Ø- Fluz из-за обмоток возбуждения

P- Количество полюсов

Константа А-А

N — Скорость двигателя

Z- Количество проводников

Напряжение питания, V = Eб+ Якрк

Развиваемый крутящий момент составляет

Таким образом, крутящий момент прямо пропорционален току якоря.

Кроме того, скорость зависит от тока якоря, следовательно, крутящий момент и скорость двигателя косвенно зависят друг от друга.

Для параллельного двигателя постоянного тока скорость остается почти постоянной, даже если крутящий момент увеличивается от холостого хода до полной нагрузки.

Для двигателя постоянного тока скорость уменьшается по мере увеличения крутящего момента от холостого хода до полной нагрузки.

Таким образом, крутящим моментом можно управлять, изменяя скорость. Регулировка скорости достигается либо

  • Изменение магнитного потока путем управления током через обмотку возбуждения — метод управления потоком. С помощью этого метода скорость регулируется выше номинальной.
  • Контроль напряжения якоря — Обеспечивает регулирование скорости ниже нормальной.
  • Контроль напряжения питания — обеспечивает контроль скорости в обоих направлениях.

4-х квадрантная работа

Как правило, двигатель может работать в 4 различных регионах. В четырехквадрантный режим двигателя постоянного тока включает следующее.

  • Как двигатель в прямом или по часовой стрелке.
  • Как генератор в прямом направлении.
  • Как двигатель в обратном или против часовой стрелки.
  • Как генератор в обратном направлении.

4-квадрантная работа двигателя постоянного тока

  • В первом квадранте двигатель перемещает нагрузку со скоростью и крутящим моментом в положительном направлении.
  • Во втором квадранте направление крутящего момента меняется на противоположное, и двигатель действует как генератор.
  • В третьем квадранте двигатель перемещает нагрузку со скоростью и крутящим моментом в отрицательном направлении.
  • В 4thквадрант, двигатель работает как генератор в реверсивном режиме.
  • В первом и третьем квадранте двигатель действует как в прямом, так и в обратном направлении. Например, двигатели в кранах, чтобы поднимать груз, а также опускать его.

Во втором и четвертом квадранте двигатель действует как генератор в прямом и обратном направлениях соответственно и возвращает энергию источнику питания. Таким образом, способ управления работой двигателя, чтобы заставить его работать в любом из 4-х квадрантов, заключается в управлении его скоростью и направлением вращения.

Скорость регулируется либо изменением напряжения якоря, либо ослаблением поля. Направление крутящего момента или направление вращения регулируется путем изменения степени, в которой приложенное напряжение больше или меньше обратной ЭДС.

Распространенные неисправности в двигателях постоянного тока

Важно знать, а также понимать отказы и неисправности двигателя, чтобы описать наиболее подходящие устройства безопасности для каждого случая. Существует три типа отказов двигателя: механические, электрические и механические, которые перерастают в электрические. К наиболее частым сбоям относятся следующие:

  • Пробой изоляции
  • Перегрев
  • Перегрузки
  • Выход из строя подшипника
  • Вибрация
  • Заторможенный ротор
  • Несоосность вала
  • Обратный бег
  • Несбалансированность фаз

К наиболее распространенным неисправностям, возникающим в двигателях переменного тока и двигателей постоянного тока, относятся следующие.

  • Когда двигатель установлен неправильно
  • Когда мотор забит грязью
  • Когда в двигателе есть вода
  • Когда мотор перегревается

Двигатель 12 В постоянного тока

Двигатель постоянного тока 12 В — недорогой, компактный и мощный, который используется в нескольких приложениях. Выбор подходящего двигателя постоянного тока для конкретного применения — сложная задача, поэтому очень важно работать с конкретной компанией. Лучшим примером этих двигателей является METMotors, поскольку они производят высококачественные двигатели PMDC (постоянный магнит постоянного тока) уже более 45 лет.

Как выбрать правильный мотор?

Выбор двигателя 12 В постоянного тока может быть сделан очень легко с помощью METmotors, потому что профессионалы этой компании сначала изучат ваше правильное применение, а затем рассмотрят многочисленные характеристики, а также спецификации, чтобы гарантировать, что вы получите наилучший продукт.
Рабочее напряжение — одна из характеристик этого двигателя.

Когда двигатель приводится в действие от батарей, обычно выбираются низкие рабочие напряжения, поскольку для получения определенного напряжения требуется меньшее количество ячеек. Но при высоких напряжениях двигатель постоянного тока обычно более эффективен. Несмотря на то, что его работа достижима при напряжении 1,5 В до 100 В. Наиболее часто используемые двигатели — 6v, 12v и 24v. Другие основные характеристики этого двигателя — скорость, рабочий ток, мощность и крутящий момент.

Двигатели 12 В постоянного тока идеально подходят для различных применений благодаря источнику постоянного тока, требующему рабочего крутящего момента, а также высокого пускового момента. Эти двигатели работают на меньших скоростях по сравнению с двигателями с другими напряжениями.
Характеристики этого двигателя в основном различаются в зависимости от компании-производителя, а также области применения.

  • Скорость двигателя от 350 до 5000 об / мин.
  • Номинальный крутящий момент этого двигателя составляет от 1,1 до 12,0 фунт-дюймов.
  • Выходная мощность этого мотора составляет от 01 до 21 л.с.
  • Размеры рамы 60мм, 80мм, 108 мм.
  • Сменные щетки
  • Типичный срок службы кисти составляет 2000+ часов.
Обратная ЭДС в двигателе постоянного тока

Как только проводник с током помещен в магнитное поле, крутящий момент будет индуцироваться по проводнику, и крутящий момент будет вращать проводник, который рассекает поток магнитного поля. Основываясь на явлении электромагнитной индукции, когда проводник разрезает магнитное поле, внутри проводника возникает ЭДС.

Направление индуцированной ЭДС можно определить с помощью правила правой руки Флемминга. Согласно этому правилу, если мы сжимаем большой палец, указательный и центральный палец под углом 90 °, после этого указательный палец будет обозначать направление магнитного поля. Здесь большой палец представляет собой путь движения проводника, а средний палец обозначает ЭДС, наведенную на проводник.

Применяя правило правой руки Флемминга, мы можем заметить, что направление индуцированной ЭДС противоположно приложенному напряжению. Таким образом, ЭДС называется обратной или встречной ЭДС. Развитие обратной ЭДС может происходить последовательно за счет приложенного напряжения, но в обратном направлении, то есть обратная ЭДС сопротивляется протеканию тока, который ее вызывает.

Величину обратной ЭДС можно выразить аналогичным выражением, как показано ниже.

Eb = NP ϕZ / 60A

Где

«Eb» — это ЭДС, наведенная двигателем, которая называется обратной ЭДС.

«А» — это нет. параллельных дорожек по всей арматуре среди щеток обратной полярности

«П» — это нет. полюсов

«N» — скорость

«Z» — это полное количество проводников внутри якоря.

‘Φ’ — полезный поток для каждого полюса.

В приведенной выше схеме величина обратной ЭДС всегда мала по сравнению с приложенным напряжением. Несоответствие между ними почти равнозначно, если двигатель постоянного тока работает в обычных условиях. Ток будет индуцироваться в двигателе постоянного тока из-за основного источника питания. Соотношение между основным питанием, противо-ЭДС и током якоря можно выразить как Eb = V — IaRa.

Приложение для управления работой двигателя постоянного тока в 4 квадрантах

Управление работой двигателя постоянного тока в 4-х квадрантах может быть достигнуто с помощью микроконтроллера, сопряженного с 7 переключателями.

4-х квадрантный контроль

Случай 1: При нажатии переключателя пуска и по часовой стрелке логика микроконтроллера выдает низкий логический уровень на контакт 7 и высокий логический уровень на контакт 2, заставляя двигатель вращаться по часовой стрелке и работать в режиме 1. улквадрант. Скорость двигателя можно изменять, нажимая переключатель PWM, вызывая приложение импульсов различной длительности к разрешающему выводу микросхемы драйвера, таким образом изменяя приложенное напряжение.

Случай 2: Когда передний тормоз нажат, логика микроконтроллера применяет низкий логический уровень к выводу 7 и высокий логический уровень к выводу 2, и двигатель стремится работать в обратном направлении, вызывая его немедленную остановку.

Подобным образом нажатие переключателя против часовой стрелки заставляет двигатель двигаться в обратном направлении, т.е.rdквадрант, и нажатие переключателя заднего тормоза приводит к мгновенной остановке двигателя.

Таким образом, посредством правильного программирования микроконтроллера и переключателей можно управлять работой двигателя в каждом направлении.

Таким образом, это все об обзоре двигателя постоянного тока. В преимущества двигателя постоянного тока обеспечивают ли они превосходный контроль скорости для ускорения и замедления, простую для понимания конструкцию и простую и дешевую конструкцию привода. Вот вам вопрос, каковы недостатки двигателя постоянного тока?

Фото:

  • Бесщеточные двигатели постоянного тока news.softpedia
  • 4-квадрантная работа двигателя постоянного тока lh5.ggpht
  • Редукторный двигатель постоянного тока от Викимедиа
  • Shunt Motor — пользователем зона

Как работает электродвигатель TSLA?

Важным фактором роста акций TSLA на Nasdaq стало то, как работает электродвигатель.

 

Как работает электродвигатель Tesla?


Tesla Roadster использует трёхфазный асинхронный электродвигатель с переменным напряжением. В отличие от некоторых других моторов, использующих постоянные магниты, двигатель Roadster основан на магнитном поле, созданном целиком за счёт электричества.

 

У электромотора Tesla есть ротор и статор. Ротор — это стальная втулка, через которую пропущены медные пластины, позволяющие току перетекать с одной стороны ротора на другую. Электричество на ротор напрямую не подаётся.

Ток возникает при прохождении проводника из медных пластин через магнитное поле, которое создаётся переменным током в статоре. Вращением втулки приводятся в движение колёса.
Статор — это тонкие стальные пластины, через которые проведена медная обмотка из проволоки. По ней в двигатель поступает электричество из модуля питания. Провода делятся на три вида по числу фаз электричества, которые можно представить себе в виде волн синусоидальных колебаний, гладкое сочетание которых обеспечивает бесперебойную подачу электроэнергии.


Переменный ток в медной обмотке статора создаёт вращающееся магнитное поле и вызывает поток частиц в роторе. Ток порождает второе магнитное поле в роторе, который следует за движущимся полем статора. Результатом этого процесса становится вращающий момент.


Когда водитель нажимает на педаль газа, модуль питания ставит поле статора позади поля ротора. Вследствие этого ротору приходится замедлиться для того, чтобы его поле вышло на уровень поля статора. Направление тока в статоре меняется, и начинается поток энергии через модуль питания обратно в батарею. Это называется регенерацией энергии.

 

Мотор выступает то генератором, то двигателем, в зависимости от действий водителя. При нажатии педали газа, модуль питания ощущает потребность во вращающем моменте. Если педаль нажата на 100%, доступный вращающий момент выбирается полностью, а если нет, тогда частично. Если не газовать, двигатель будет использоваться для восстановления энергии. Мотором он становится только тогда, когда модуль питания посылает нужное количество переменного тока на статор, что порождает вращающий момент.


Мотор Tesla приспособлен для работы на высокой скорости, но даже при этом требует теплового отвода. В этих целях сделаны охлаждающие пластины, воздух по которым гоняет вентилятор.


Тяговый электродвигатель очень мал, размером с арбуз, и максимально лёгок благодаря использованию алюминия. Модуль питания передаёт до 900 ампер тока на статор, обмотка которого сделана из значительно большего количества меди, чем в обычном моторе. Медные провода изолированы специальными полимерами, которые обеспечивают теплопередачу и устойчивость при вождении в экстремальных условиях.


В отличие от обычных индукционных моторов, использующих в качестве проводника алюминий, в электродвигателе Roadster эту роль играет медь. Работать с ней сложнее, но у неё меньше сопротивление, поэтому она лучше проводит ток.

 

 

Основные факторы роста акций TSLA на Nasdaq


Ценные бумаги TSLA на Nasdaq растут под влиянием также и других факторов, помимо мотора:

 

    1. Урегулирование вопросов безопасности автомобилей.Государственное управление безопасности дорожного движения США подтвердило безопасность электромобилей Tesla.

 

    1. Рост китайского рынка электромобилей. Формирование рынка сбыта через объём заказов становится всё прозрачнее. Компании удалось получить значительное количество заказов в Китае. Китай — крупнейший рынок роскошных машин, несмотря на сложностью с зарядкой элетродвигателей и с получением автомобильных номеров.
    2. Препятствие в виде отсутствия готовых вариантов зарядки автомобиля, вероятно, будет устранено за счёт самих китайцев, которые согласны добиваться установки зарядок в гаражах. Регулирование выпуска номерных знаков в Китае сократило их выдачу с 500 тысяч до 150 тысяч в год, из которых 20 тысяч зарезервировано для автомобилей, ездящих на альтернативных источниках энергии. Общее число выдаваемых номеров останется без изменения, но число номеров, зарезервированных для автомобилей на альтернативных видах топлива, увеличится до 30 тысяч в 2015 году и 60 тысяч в 2016 году. В КНР мало доступных марок роскошных авто, поэтому расширение квоты даёт конкурентное преимущество TSLA.

 

  1. Повышение финансовой устойчивости компании. От TSLA можно ждать повышения рентабельности выручки по продажам за вычетом себестоимости. Целевые темпы сборки 800 авто в неделю, вероятно, будут превышены, и это при том, что в 3-м квартале 2013-го компания собирала по 510 машин в неделю. Управленческие расходы и траты на НИОКР во втором полугодии 2014 года должны сократиться в процентах от выручки. Уменьшится и себестоимость, так как поставщик батарей Panasonic сначала умеренно расширит предложение в середине 2014 года, а затем резко увеличит его после ввода переоборудованного завода, который позволит собрать около 1,8 млрд батарей с 2014 по 2017 годы.


На основе прогнозной прибыли на акцию 10 долларов в 2017 году, по 30 прибылям на акцию, дисконтированным под 10% в год, можно ожидать роста бумаг TSLA до 205 долларов.

Простейший электродвигатель

Долго тянется время на отдыхе (на работе)? Вот трюк, который заставит ваших  друзей (коллег) улыбнуться.
Униполярные двигатели и генераторы проще, чем их многополярные родственники, но они очень редко используется на практике. Тем не менее, они явно иллюстрируют принципы действия, а также их легко сделать, и легко понять.
Для того, чтобы сделать простейший электродвигатель, необходимо иметь:
один винт для гипсокартона, одну 1.5  вольтовую щелочную батарейку, 15 сантиметровый обычный медный провод,один неодимовый магнит дисковой формы .Никаких других инструментов и расходных материалов не потребуется. Вам понадобится не более 30 секунд, чтобы  электродвигатель заработал при скорости вращения более десяти тысяч оборотов в минуту. Сможете ли вы это сделать?
Давайте сделаем шаг назад. Наиболее распространенный тип электродвигателя постоянного тока — щеточный электродвигатель. Этот тип электродвигателя вы найдете внутри почти во  всем, что движется (или вибрирует) и работает от батареек. Этот тип двигателя притягивает электромагнит к постоянному магниту. Когда оба достаточно близко, полярность тока через электромагнит меняется, так что теперь отталкивается постоянный магнит, и таким образом сохраняется поворот. Сделать рабочую модель довольно легко.
«Простейший в мире двигатель» просто выключает ток для половины цикла, разрешая угловому моменту вращающегося якоря двигателя довести его до конца. Но в действительности он не самый простой двигатель. Настоящим победителем является униполярный двигатель.
Итак, вы подготовили следующие инструменты и материалы:

один  ферримагнитный винт, одна батарейка, медная проволока и 1 неодимовый магнит дисковой формы. Лучше использовать  винт для гипсокартона, так как он имеет плоскую головку и лучше  будет видно его кручение. Также можете использовать гвоздь. Батарейка может быть любого типа; щелочная батарейка прекрасно работает и ее удобно держать. Практически любой медный провод нормально подойдет для этой цели. В данном примере использовался провод с частично снятой красной изоляцией, это легко увидеть на фотографиях. Голый медный провод также хорошо подойдет.

Лучшим магнитом для этой работы есть неодимовый магнит дисковой формы с проводящим покрытием.  Вы можете найти его в разных пластиковых игрушках, вытащить из наушников  или купить в одном из многочисленных магазинов. Обычные керамические магниты, скорее всего, будут слишком слабые, так что лучше используйте неодимовый.

Установите винт на магнит, согните проволоку.

Приложите магнит к одному концу батарейки. Слабый контакт в одной точке, который вы делаете, служит низким коэффициентом трения скольжения. На рисунке прикрепление сделано снизу, но можно прикрепить и сверху (если вы так сделаете, то двигатель будет вращаться в противоположном направлении. Вы можете также изменить направление, перевернув магнит на другую сторону).
Чем тяжелее ваш комплекс «магнит плюс винт», тем ниже будет трение, вплоть до значения, когда магнит не будет достаточно сильным, чтобы дальше их удерживать. Это происходит потому, что сила трения пропорциональна нормальной силе. Другими словами, чем больше магнит, тем, как правило, лучше.

Прижмите и удерживайте верхний конец провода c верхним концом батарейки, делая электрическое соединение верхнего конца батарейки с проводом.

Здесь мы идем следующее: легкое прикосновение свободного конца провода к  боковой поверхности магнита. Магнит и винт начинают вращаться немедленно. Так мы можем получить  до 10000 оборотов в  секунду.  Берегитесь: винт и магнит может легко вылететь из рук, а вам  ненужно, чтобы винт вас поранил.
Также отметим, что некоторые компоненты, такие как проволока, могут  очень  сильно нагреваться. Наденьте защитные очки и следуйте здравому смыслу!

Как это работает?
Когда вы делаете прикосновение провода с боковой поверхностью магнита, вы делаете замыкание электрической цепи. Электрический ток из батарейки течет вниз через винт, через боковую поверхность магнита к проволоке и через провод к другому концу батарейки. Магнитное поле от магнита ориентировано через плоские грани, так что оно параллельно оси симметрии магнита. Электрический ток течет через магнит в направлении от центра магнита к краю, таким образом, он течет в радиальном направлении,  перпендикулярно к оси симметрии магнита. Магнитное поле  воздействует на подвижные электрические  заряды: они испытывают силу, которая перпендикулярна направлению движения и магнитному полю. Так как поле направлено вдоль оси симметрии магнита,  а заряды движутся радиально наружу от этой оси, то сила имеет тангенциальное направление, так что магнит начинает вращаться.


История

Униполярный двигатель был первым электрическим двигателем. Принцип действия был  продемонстрирован Майклом Фарадеем в 1821 в Королевском институте в Лондоне.

Источник

Как работает электродвигатель? — Урок для детей

Индукция и правило правой руки

Физики используют правило, называемое правилом правой руки , которое говорит нам, как протекающий электрический ток влияет на магнитное поле вокруг него. Это правило гласит, что если вы направите большой палец правой руки в направлении потока электричества, то вокруг него будет создано магнитное поле, которое будет двигаться в направлении ваших сгибающихся пальцев. Это так же просто, как поднять палец вверх (для правой руки)!

Правило правой руки описывает взаимодействие электрического и магнитного полей.

Этот процесс создания магнитного поля вокруг потока электричества называется индукцией .Индукцию можно использовать для управления направлением магнитного поля внутри электродвигателя. Всякий раз, когда мы используем электричество для создания движения, мы делаем электродвигатель. Майкл Фарадей и Уильям Стерджен были первыми английскими учеными, которые использовали индукцию для создания двигателя. Идею также независимо открыл американский ученый Джозеф Генри.

Создание движения

Магнитные поля могут создавать движение, прилагая силу. Эта сила является причиной того, что магниты прилипают к вашему холодильнику.Возможно, вы слышали выражение «противоположности притягиваются». Особенно это касается магнитов. В магните обычно есть два «полюса». Мы называем их «северным» и «южным» полюсами. Они возникают на противоположных концах магнита и притягиваются друг к другу. Если вы поместите северный конец одного магнита рядом с южным концом другого магнита, они будут стягиваться или притягиваться. Но если вы поместите северный конец одного магнита рядом с северным концом другого магнита или южный конец рядом с другим южным концом, они будут отброшены или оттолкнуты.Противоположности притягиваются, а симпатии отталкиваются.

Когда мы пропускаем электричество по проводу, оно создает магнитное поле в соответствии с правилом правой руки, которое вы узнали выше. Если мы поместим рядом с этим проводом два магнита, они будут либо притягивать, либо отталкивать провод, в зависимости от того, каким путем мимо них течет электричество. Мы можем использовать этот факт для создания движения.

Если мы поместим петлю провода с электрическим током в магнитное поле (как показано на анимации ниже), сторона рядом с северным полюсом испытает силу вверх, а сторона рядом с южным полюсом испытает силу вниз. Это заставит петлю начать вращаться. Если бы течение шло в другую сторону, эти силы были бы противоположными (из-за правила правой руки).

Анимация электродвигателя. Петля вращается за счет магнитной силы. Стрелки в центре указывают направление магнитного поля.

На каждом конце проволочной петли расположены щетки, замыкающие цепь, с батареей, обеспечивающей электричество.На анимации выше кисти — это серые полумесяцы, обведенные красным и синим цветом. Каждый раз, когда проволочная петля поворачивается наполовину, щетки меняются местами. Это гарантирует, что электрический ток будет течь в одном и том же направлении каждый раз, когда петля проходит мимо магнитов, и, следовательно, магнитные силы будут продолжать вращать петлю в том же направлении, пока течет электричество.

Это основная конструкция всех электродвигателей. Когда мы используем электричество и магниты для создания вращательного движения, мы можем использовать это движение для питания всевозможных устройств!

Итоги урока

Электрический ток вызывает создание магнитного поля в процессе индукции . Направления электрического потока и магнитного поля подчиняются правилу правой руки . Электродвигатели используют магниты для взаимодействия с магнитным полем вокруг провода, что создает движение. Щеточная конструкция электродвигателя была открыта независимо друг от друга несколькими учеными и по сей день используется во многих бытовых приборах!

Как работает электродвигатель?

Как работает электродвигатель?
Вт При протекании электрического тока по отрезку проволоки в магнитном поле, проволока движется. В простом двигателе провод представляет собой катушку, помещенную между полюсами магнита. Концы катушки присоединены к паре разъемных колец, называемых коммутатором. Ток подается на коммутатор через пару угольных щеток. Когда провода движутся в магнитном поле, катушка вращается.
Простой электродвигатель представляет собой катушку проволоки внутри магнита.
 
Предыдущий:
Назад
Книга:
1001
Раздел:
Наука и технология
Глава:
Электричество и магнетизм

Как работает электродвигатель?

За последние несколько лет электродвигатель стал немного более известен и популярен благодаря его интеграции в автомобили. Поскольку большинство людей понимают и ценят влияние загрязнения окружающей среды бензином на климат, у производителей автомобилей растет спрос на создание автомобилей, которые могут помочь улучшить нашу окружающую среду или, по крайней мере, нанести меньший вред.

Именно благодаря этой потребности в росте и развитии некоторые из величайших изобретателей мира усовершенствовали электродвигатель, чтобы теперь он работал лучше и эффективнее, чем когда-либо прежде.

Рис. 1 – Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора.

 

Детали электродвигателя

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — статора и ротора.

Статор. Статор состоит из трех частей — сердечника статора, токопроводящей проволоки и каркаса. Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, изолированных друг от друга, а затем склеенных между собой. Внутри этих колец есть прорези, вокруг которых будет наматываться токопроводящий провод, образуя катушки статора.

Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов.Эти типы проводов можно назвать Фаза 1, Фаза 2 и Фаза 3. Провода каждого типа наматываются на пазы на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора.

После того, как токопроводящий провод находится внутри сердечника статора, сердечник помещается в раму.

 

Как работает электродвигатель?

Если вы инженер-электрик, вы знаете, как работает электродвигатель; если нет, это может быть очень запутанным. Поэтому вот упрощенное объяснение (или версия «как работает электродвигатель для чайников») того, как работает четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель переменного тока в автомобиле.

Запускается с аккумулятором в машине, который подключен к двигателю. Электроэнергия подается на статор через автомобильный аккумулятор. Катушки внутри статора (сделанные из проводящего провода) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты. Поэтому, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается на двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые притягивают проводящие стержни

.

на внешней стороне ротора позади него.Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.

Теперь в типичном автомобиле, т.е. неэлектрическом, есть и двигатель, и генератор. Аккумулятор питает двигатель, который питает шестерни и колеса. Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор заряжает аккумулятор. Вот почему вам говорят, что после прыжка вам нужно какое-то время водить машину — аккумулятор необходимо перезарядить, чтобы он функционировал должным образом.

В электромобиле нет генератора. Итак, как тогда заряжается аккумулятор? Хотя отдельного генератора переменного тока нет, двигатель в электромобиле действует как двигатель и генератор переменного тока. Это одна из причин, почему электромобили настолько уникальны. Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, вращающие колеса. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на педали акселератора — ротор притягивается вращающимся магнитным полем, что требует большего крутящего момента.Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор?

Когда вы отпускаете педаль акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля). Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает батарею, действующую как генератор переменного тока.

Чтобы упростить этот процесс, представьте, что вы крутите педали на велосипеде в гору. Чтобы добраться до вершины холма, вам нужно сильнее крутить педали и, возможно, даже придется встать и потратить больше энергии, чтобы повернуть колеса и достичь вершины холма.Это похоже на нажатие на газ. Вращающееся магнитное поле, притягивающее ротор, создает сопротивление (или крутящий момент), необходимое для движения шин и автомобиля. Оказавшись на вершине холма, вы можете расслабиться и перезарядиться, пока колеса вращаются еще быстрее, чтобы спустить вас с холма. В автомобиле это происходит, когда вы отпускаете педаль газа, и ротор начинает двигаться быстрее и подает электроэнергию обратно в линию электропередачи для подзарядки аккумулятора.

Рис. 2. Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением и током, которые меняются во времени.

Чем отличается переменный ток (AC) от постоянного тока (DC)? Концептуальные различия этих двух типов токов должны быть довольно очевидными; в то время как один ток (постоянный) постоянен, другой (переменный) более прерывистый. Однако все немного сложнее, чем простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.

Постоянный ток (DC). Термин «постоянный ток» относится к электричеству, которое постоянно движется в одном и том же постоянном направлении.Кроме того, напряжение постоянного тока имеет правильную полярность; то есть тот, который не меняется.

Подумайте о том, как батареи имеют четко определенные положительные и отрицательные стороны. Они используют постоянные токи для постоянной передачи одного и того же напряжения. В дополнение к батареям, топливные элементы и солнечные элементы также производят постоянный ток, в то время как простые действия, такие как трение определенных материалов друг о друга, также могут производить постоянный ток.

В соответствии с нашей концепцией батареи, при рассмотрении положительных и отрицательных сторон батареи важно отметить, что постоянный ток всегда течет в одном направлении между положительной и отрицательной стороной.Это гарантирует, что обе стороны батареи всегда положительные и отрицательные.

Переменный ток (AC). Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте себе давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые изменяются во времени (рис. 2). Когда напряжение и ток сигнала переменного тока изменяются, они чаще всего следуют синусоидальной форме. Из-за того, что форма волны представляет собой синусоидальную волну, напряжение и ток чередуются между положительной и отрицательной полярностью при просмотре с течением времени.Синусоидальная форма сигналов переменного тока обусловлена ​​тем, как генерируется электричество.

Еще один термин, который вы можете услышать при обсуждении переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, совершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в Соединенных Штатах стандартная частота электросети составляет 60 Гц. Это означает, что сигнал переменного тока колеблется со скоростью 60 полных возвратно-поступательных циклов каждую секунду.

 

Итак, почему это важно?

Электричество переменного тока является наилучшим способом передачи полезной энергии от источника генерации (т.э., плотина или ветряная мельница) на большие расстояния. Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, который подает электроэнергию в район (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на столбах линии электропередач), может иметь напряжение до 66 кВА (66 000 вольт переменного тока).

Мощность переменного тока позволяет нам создавать генераторы, двигатели и системы распределения электроэнергии, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, поэтому переменный ток является наиболее популярным источником энергии для питания приложений.

 

Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Рис. 3. Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фаз отдельно друг от друга, чтобы преднамеренно выйти из строя.

Большинство крупных промышленных двигателей являются асинхронными и используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и бесчисленного множества других устройств. Но что именно означает «асинхронный» двигатель? С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий по проводникам ротора.С точки зрения непрофессионала, это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в ротор магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как в других двигателях, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.

Что означает полифаза? Всякий раз, когда у вас есть статор, содержащий несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью (рис. 3). Чаще всего предполагается, что многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы.

Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фаз отдельно друг от друга, чтобы намеренно выйти из строя.

Что означает три фазы? Основанный на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, выпущенном в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подаются на статор через аккумулятор автомобиля (рис. 4). Эта энергия приводит к тому, что катушки проводящего провода начинают вести себя как электромагниты.

Простой способ понять три фазы — рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии. По мере создания энергии ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюс внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.

Рис. 4 – Три фазы относятся к токам электрической энергии, которые подаются на статор через автомобильный аккумулятор.

 

Лучшие электромобили

По мере того, как эта технология продолжает развиваться, производительность электромобилей начинает быстро догонять и даже превосходить их бензиновые аналоги. Хотя до электромобилей еще далеко, скачки, которые сделали такие компании, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.

На данный момент мы все знаем об успехе, который Tesla добилась в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проезжать до 288 миль, развивать скорость до 155 миль в час и иметь крутящий момент 687 фунт-фут.Тем не менее, есть десятки других компаний, которые добились значительного прогресса в этой области, например Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy Spark и Mercedes B-Class Electric. Рис. 5).

Рис. 5. Десятки других автомобильных компаний добились значительного прогресса в этой области, например Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy Spark и Mercedes B-Class Electric.

 

Электромобили и окружающая среда

Электродвигатели воздействуют на окружающую среду как прямо, так и косвенно на микро- и макроуровне.Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вы хотите. С индивидуальной точки зрения, электромобилям не требуется бензин для работы, что приводит к тому, что автомобили без выбросов заполняют наши дороги и города. Хотя это создает новую проблему, связанную с дополнительным бременем производства электроэнергии, это снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густонаселяющих города и пригороды, и выбрасывающие в воздух токсины (рис. 6).

Рис. 6. Значения в милях на галлон для каждого региона страны представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива в городе/шоссе для бензинового транспортного средства, который в условиях глобального потепления был бы эквивалентен вождению электромобиля.

Примечание. Значения MPG (мили на галлон), указанные для каждого региона, представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива в городе/шоссе для бензинового автомобиля, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля. Региональные рейтинги выбросов глобального потепления основаны на данных электростанций за 2012 год. в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электроэнергии. Среднее значение 58 миль на галлон в США — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где электромобили были проданы в 2014 году.

С точки зрения масштабов, появление электромобилей дает несколько преимуществ.Во-первых, снижается шумовое загрязнение, поскольку шум, издаваемый электрическим двигателем, намного тише, чем шум бензинового двигателя. Кроме того, из-за того, что электрические двигатели не требуют того же типа смазочных материалов и технического обслуживания, что и газовые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автосервисах, будет сокращено из-за меньшего количества автомобилей, нуждающихся в техосмотрах.

 

Выводы

Электрический двигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили ход прогресса.Хотя электрический двигатель не прокладывает новые пути в том же ключе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной отрасли. Это касается не только стиля и производительности, но и внешнего воздействия. Таким образом, хотя электрический двигатель может и не реформировать мир из-за внедрения какого-то совершенно нового изобретения или создания нового рынка, он переопределяет то, как мы, как общество, определяем прогресс.

Если ничего другого не следует из достижений в области электрического двигателя, по крайней мере, мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед благодаря нашему осознанию нашего воздействия на окружающую среду.Это новое определение прогресса, определяемое электрическим двигателем.

Каталожные номера

  1. www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors. Конструкция трехфазного асинхронного двигателя www.youtube.com/watch?v=Mle-ZvYi8HA Как работает асинхронный двигатель? www.youtube.com/watch?v=LtJoJBUSe28
  2. www.mpoweruk.com/motorsbrushless.htm
  3. www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
  4. www.basilnetworks.com.ком/статья/моторс/brushlessmotors.htm
  5. www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors
  6. www.youtube.com/watch?v=HWrNzUCjbkk
  7. Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя www.youtube.com/watch?v=DsVbaKZZOFQ
  8. www.youtube.com/watch?v=NaV7V07tEMQ
  9. www.teslamotors.com/models
  10. http://evobsession.com/electric-car-range-comparison
  11. www.edmunds.com/mitsubishi/i-miev/2016/review
  12. www.ford.com/cars/focus/trim/электрический
  13. https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_i3
  14. www.edmunds.com/ford/fusion-energi/2016/review
  15. www.chevrolet.com/spark-ev-electric-vehicle.html
  16. www.topspeed.com/cars/volkswagen/2016-volkswagen-e-golf-limited-edition-ar168067.html
  17. www.topspeed.com/cars/bmw/2016-bmw-i3-m-ar160295.html
  18. www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/reviews/a9756/2015-mercedes-benz-b-class-electric-drive-test-ride-16198208
  19. www.topspeed.com/cars/nissan/2016-nissan-leaf-ar171170.html
  20. www.caranddriver.com/fiat/500e
  21. www.topspeed.com/cars/kia/2015-kia-soul-electricdriven-ar170088.html
  22. www.topspeed.com/cars/ford/2016-ford-focus-electric-ar171335.html
  23. www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-70d-ar168705.html
  24. www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-p85d-ar165627.html
  25. www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-ar165742.html#main
  26. www.caranddriver.com/reviews/2015-tesla-model-s-p90d-test-review
  27. www.caranddriver.com/tesla/model-s
  28. www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-1/what-is-alternating-current-ac
  29. http://science.howstuffworks.com/electricity8.htm
  30. www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors
  31. Изображение взято с: http://faq.zoltenergy.co/technical
  32. www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
  33. https://en.wikipedia.org/wiki/Westinghouse_Electric_(1886)
  34. www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/introduction-ac-motors
  35. www.youtube.com/watch?v=Q2mShGuG4RY
  36. www.explainthatstuff.com/electricmotors.html
  37. http://electronics.howstuffworks.com/motor.htm
  38. https://en.wikipedia.org/wiki/Асинхронный_двигатель

 

Простой мотор | Общество студентов-физиков

Этот эксперимент покажет учащимся, как собрать простой электродвигатель.Это лучше всего подходит для учащихся двенадцати лет и старше, так как требует деликатной работы.

МАТЕРИАЛЫ:

Для каждого мотора вам понадобится одна батарейка C, небольшой, но сильный магнит, магнитная проволока длиной около метра (купите ее в магазине Radio Shack, в Интернете или в любом хозяйственном магазине), две английские булавки, резинка, липкая замазка и небольшой кусочек наждачной бумаги. Магнитная проволока имеет пластиковое покрытие.

ИНСТРУКЦИИ:

Оберните провод вокруг круглого предмета (например, батарейки, а еще лучше, ручки или карандаша), а затем стяните его, чтобы получилась небольшая спираль (диаметром ~ 1 см), оставив два торчащих конца. как показано на рисунках 1 и 2.Далее нам нужно снять изоляцию с части концов. С одного конца отшлифуйте покрытие по всей окружности проволоки. На другом конце отшлифуйте только нижнюю часть проволоки.

Затем соберите двигатель, как показано на рис. 3. Английские булавки прикрепляются к батарее с помощью резиновой ленты, а концы катушек проволоки проходят через отверстия на концах английских булавок. Здесь мы использовали немного липкой замазки, чтобы удерживать батарею на столе. Поместите магнит сверху батареи, под катушкой.Дайте вашей катушке немного покрутиться, и она должна продолжать вращаться сама по себе. (Если это не работает, попробуйте повернуть его в противоположном направлении.) Вы сделали мотор!

ОБЪЯСНЕНИЕ:

Когда электричество проходит через проволочную катушку (как вы делаете, когда подключаете катушку к батарее), вы создаете электромагнитное поле, которое отталкивает катушку от магнита. 1,2 Когда вы даете катушке вращение, поскольку одна сторона провода изолирована, вы ненадолго разрываете цепь, поэтому катушка продолжает вращаться, используя свой импульс.Когда цепь снова замыкается, магнитное поле снова отталкивает катушку, поэтому она продолжает вращаться. Двигатель может продолжать вращаться, пока батарея не разрядится!

 

ФИЗИКА:

Электрический ток через любой проводник создает магнитное поле. Это было обнаружено (некоторые говорят случайно) Гансом Христианом Эрстедом в 1820 году, когда он заметил, что ближайшая стрелка компаса отклонилась, когда он включил свое электрическое оборудование. Вы можете увидеть тот же эффект с вашей схемой катушки и компасом. 1,2

Наматывание проволоки в катушку увеличивает напряженность магнитного поля до тех пор, пока момент инерции остается малым.

Принципы работы этого двигателя те же, что и у всех двигателей. Все эти двигатели превращают электромагнитную энергию в кинетическую энергию. Генераторы работают наоборот, превращая кинетическую энергию в электромагнитную (и на самом деле вы можете превратить моторы в генераторы и наоборот, хотя иногда это требует небольшой работы).

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОЖИДАЕМЫЕ:

Почему не работает?
Этот относительно простой двигатель требует некоторого терпения. Ответом на этот наиболее распространенный вопрос может быть ряд вопросов. Попробуйте устранить неполадки:

Убедитесь, что английские булавки имеют хороший контакт с клеммами аккумулятора.

  • Убедитесь, что вы не отшлифовали слишком много изоляции провода — один конец должен иметь достаточную изоляцию с одной стороны, чтобы цепь размыкалась при вращении катушки.
  • Если катушка слишком сильно наклонена в одну сторону, возможно, вам придется перемотать ее, чтобы она стала более симметричной.
  • Попробуйте повернуть катушку в другом направлении.

ПОДРОБНЕЕ:

Инструкции по сборке еще более простого двигателя с использованием батареи, магнита, проволоки и шурупа для гипсокартона можно найти здесь. Будьте осторожны с этим и используйте защитные очки, так как винт может вылететь.
http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/

Инструкции по сборке более совершенного двигателя, не требующего толчка для запуска, можно найти в Учитель физики, журнал AAPT, «Разработка нового метода сборки биполярного двигателя постоянного тока в качестве учебного материала.
https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.4981037

Ссылки

  1. Р. П. Фейнман, Р. Б. Лейтон и Л. Л. Сэндс, Фейнмановские лекции, том. 1 (Addison-Wesley, 1963-1965), глава 16.
  2. Р. Д. Найт, Б. Джонс и С. Филд, Колледж физики, 3-е изд. (Пирсон, Сан-Франциско, Калифорния, 2014 г.).

Как работает крошечный сверхмощный электродвигатель Koenigsegg

Koenigsegg только что раскрыл детали своего нового электродвигателя.Названный Quark, это совершенно новый дизайн для автомобильных двигателей, вмещающий 335 л. Чтобы узнать больше о том, как работает этот новый двигатель, мы поговорили с основателем компании Кристианом фон Кенигсеггом.

В Quark используется то, что фон Кенигсегг называет компоновкой «Raxial Flux», сочетающей в себе черты двух наиболее распространенных конструкций электродвигателей. Большинство имеющихся в продаже электродвигателей имеют радиальный поток.Представьте себе пару концентрических окружностей с внутренним валом, вращающимся внутри стационарного внешнего кольца. (В некоторых конструкциях компоновка переворачивается, при этом внешнее кольцо вращается вокруг неподвижного центра.) Электромагнитная энергия, или «поток», течет радиально между внутренней и внешней частями, вращая двигатель. Конструкция с осевым потоком напоминает две сложенные стопкой монеты, одна из которых вращается, а другая неподвижна. В этом типе двигателя путь потока параллелен оси вращения.

Двигатели с радиальным потоком

дешевле в изготовлении, и поэтому это единственный тип, который вы найдете в серийных электромобилях.Но у них есть свои недостатки, требующие больше оборотов для создания пиковой мощности, поэтому ряд автопроизводителей, таких как Porsche и Rimac, а вскоре и Mercedes-Benz и Polestar, добавляют понижающую коробку передач, что означает дополнительный вес и сложность. Двигатель с осевым потоком обеспечивает лучший крутящий момент на низких оборотах, коробка передач не требуется, но его ротор испытывает значительную центробежную силу, поэтому он должен быть изготовлен из чрезвычайно легких и прочных (и, следовательно, дорогих) материалов.

В двигателе с радиальным потоком центральный вал вращается внутри неподвижного корпуса (или наоборот, при этом внешнее кольцо вращается вокруг неподвижной ступицы).Магнитный поток проходит радиальный путь между двумя компонентами.

Р&Т

Заголовок осевого потока: двигатель с осевым потоком укладывает ротор (подвижную часть) поверх статора (неподвижной части). Магнитный поток движется параллельно оси вращения.

Р&Т

Фон Кенигсегг хотел иметь широкий диапазон мощности двигателя с осевым потоком, но не хотел отказываться от пиковой мощности конструкции с радиальным потоком.Поэтому он разработал двигатель, который сочетает в себе желаемые черты обоих.

Кенигсегг

«С архитектурной точки зрения это довольно просто», — сказал фон Кенигсегг. «Представьте себе двигатель с осевым потоком, но тогда вы позволяете ротору выходить за пределы катушек […] катушки имеют определенную адаптацию, чтобы вы могли пусть магнитный поток также достигает радиального верхнего края катушек, и тогда вы получите этот комбинированный эффект.

По существу, фон Кенигегг описывает это как двигатель с осевым магнитным потоком, «со значительным и значимым количеством радиального магнитного потока». Эта конструкция с осевым магнитным потоком позволяет создать компактный двигатель с большим крутящим моментом на низких оборотах и ​​высокой пиковой мощностью. Quark не требует редуктора, а пиковая мощность 335 л.с. и 443 фунт-фут крутящего момента доступна в течение 20 секунд, после чего мощность падает до 134 л.с.

Кенигсегг

Кенигсегг

Quark был разработан для Koenigsegg Gemera, четырехместного гибридного гиперкара.Трехцилиндровый бензиновый двигатель Gemera с двойным турбонаддувом и бескулачковым двигателем мощностью 600 л.с. приводит в движение передние колеса Gemera с помощью двигателя Quark; два дополнительных мотора мощностью 500 л.с. приводят в движение заднюю ось. (Они немного отличаются от двигателя Quark; Koenigsegg расскажет больше об их конструкции в ближайшем будущем.)

Koenigsegg представила двигатель Quark в прошлом месяце. Компания уже получает запросы. «Мы действительно хотим поделиться этими компонентами, потому что, конечно же, на их разработку и настройку уходит много сил, энергии и средств», — говорит фон Кенигсегг.«Я имею в виду, что мы создали полную испытательную лабораторию с испытательным оборудованием, чтобы убедиться, что мы можем достичь высоких целей, которые у нас есть. Фон Кенигсегг надеется, что морская и аэрокосмическая отрасли обратят внимание на компактный, легкий и мощный Quark, и он говорит, что компания предоставит лицензию на конструкцию двигателя заинтересованным сторонам. Также возможно создать менее дорогой вариант двигателя, который не требует такого количества экзотических материалов — в настоящее время Quark использует собственное полое углеродное волокно Koenigsegg CarbonCore и высокопрочную сталь для автоспорта для ротора.Использование более традиционных материалов снизило бы пиковые обороты примерно на 700 оборотов в минуту, говорит фон Кенигсегг, но «это все равно было бы потрясающе и, конечно, значительно дешевле».

Кенигсегг

Шведская компания также продает автономный электропривод под названием Terrier, состоящий из двух двигателей Quark, планетарной передачи для каждого и инвертора. Terrier весит всего 187 фунтов, но предлагает пиковую мощность 670 л.с. и 811 фунт-фут крутящего момента с полными возможностями векторизации крутящего момента.«Когда мы начали видеть размер и форму двигателя и инвертора, это действительно поддается очень аккуратной упаковке и интеграции», — говорит фон Кенигсегг. Мощный пакет будет использоваться для привода переднего моста будущего гиперкара Koenigsegg.

Koenigsegg только недавно начал разрабатывать собственные двигатели. Какое-то время фон Кенигсегг не видел в этом смысла. «Когда я сел за руль первого родстера Tesla и посмотрел на этот мотор, я сказал: «Вау! Он маленький, плавный, отзывчивый, легкий и такой мощный», — вспоминает он.«Мотор уже казался таким усовершенствованным. Но когда вы начинаете копаться в деталях, перед вами открывается удивительная вселенная неизведанных возможностей, что меня удивило», — говорит он.

После использования двигателей английского поставщика YASA в Regera фон Кенигсегг решил, что пришло время разработать электродвигатели собственными силами. Управление дизайном позволяет лучше интегрировать и упаковывать, но мотивация фон Кенигсегга была скорее философской, чем механической. Работа внутри компании позволяет Koenigsegg накладывать собственный отпечаток на свои двигатели, определяя способ генерации и использования энергии, звук и многое другое.

«Я думаю, что все эти нюансы мы хотели бы показать, чтобы показать разницу, волнение», — говорит фон Кенигсегг. Каждая разработка Ванкеля предлагает свой собственный уникальный опыт. «Существуют все эти конкурирующие технологии, которые все еще существуют и совершенно разные, и то же самое может быть с электродвигателями, если вы начнете в них по-настоящему копаться». что автомобили потеряют часть своего отличительного характера, когда все перейдет на электромобили.Когда все, от кроссовера для массового рынка до суперкара, имеет одинаковую базовую конструкцию трансмиссии, легко представить, что все они чувствуют себя одинаково с места водителя. Вы никогда не сможете обвинить Koenigsegg в создании автомобилей, следующих правилам, и с этим новым двигателем Quark, похоже, компания продолжит идти по этому пути, даже переходя на полностью электрические автомобили.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.