Модель электродвигателя из подручных материалов за несколько минут / Хабр
Давным-давно видел описание как сделать модель электродвигателя постоянного тока буквально «на коленке». Наконец-то решился самостоятельно сделать эту игрушку и убедиться что моторчик действительно вращается.
Мне понадобились: деревянный брусок, пара скрепок, элемент питания ААА (ЭП), кусок изолированного провода и магнит. Все нашлось дома, только провод пришлось отмотать от бухты на работе (можно было, разумеется, добыть его из любого испорченного трансформатора или дросселя). Мой провод тонковат 0,2мм, лучше бы потолще — жёсткость ротора будет выше. А магнит отлично подошел от игрушки типа трещотка «Цикады», купленной в магазинчике мелочей «Все за ХХ руб».
Сперва наматываем катушку на любой цилиндрический предмет (например, фломастер), витков 15-20 вполне хватает. Осторожно снимаем катушку и закрепляем витки моментальным клеем или ниткой, кусочками провода и тп. Концы катушек надо оставить подлиннее и подогнуть их как на фото — они выполняют роль оси ротора и коллектора. Теперь самый главный момент в построении модели — надо зачистить концы катушек от изоляции, но только с одной стороны!
Я делал это так: брал катушку двумя пальцами, держа её вертикально, затем клал конец провода на стол и ножом зачищал верхнюю часть до меди по всей длине. Потом то же самое делал со вторым концом катушки, не переворачивая её по вертикали, то есть зачищенные части проводов должны обязательно смотреть в одну сторону (вверх).
Распрямляем скрепки и изгибаем, чтобы получились держатели как на фото.
Шилом протыкаем два отверстия в бруске на расстоянии чуть меньшем длины элемента питания. Я просто приложил ЭП и наметил отверстия.
Теперь собираем мотор — забиваем держатели поглубже в отверстия.
Вставляем между ними ЭП, так чтобы образовался хороший электрический контакт. Чтобы элемент не выскакивал из стоек, лучше его прихватить скотчем. Сверху магнит, мой прилип к стойкам с двух сторон и дополнительно крепить его не понадобилось.
Теперь аккуратно кладем нашу катушечку на держатели-щётки. Перед укладкой следует как можно тщательнее распрямить кончики проводов так чтобы они лежали на одной прямой, проходящей через центр катушки, иначе при вращении будут большие биения и катушка будет выскакивать из держателей.
Вот что получилось в итоге.
Как видно на фотке, действительно крутится.
Если ничего не происходит, проверяем качество зачистки проводов и наличие напряжения (1,5В) на щётках. Проверяем так — когда катушка находится в одном из вертикальных положений через неё должен течь ток и она начнёт дёргаться. Если повернуть катушку на оси на 180 градусов, то ток течь не должен. Если дёргается, но не крутится даже после легкого толчка, то надо сменить полюс магнита.
Я записал десять секунд с вращающейся катушкой на видео. Можете убедиться – всё без обмана.
Прекрасное познавательное развлечение на вечер выходного дня. Удачи.
3D модели электродвигателей
3D модели электродвигателейВ этом разделе Вы сможете найти и скачать все необходимые 3D модели электродвигателей, как для проектирования, так и для самостоятельного монтажа.
Скаченные файлы 3D из каталога оборудования Вы сможете использовать в таких программах как: KOMPAS 3D, Dassault Systemes SolidWorks, AutoCAD, SolidWorks eDrawings Viewer; Unigraphics, Autodesk Inventor Fusion, IronCAD, Adobe Acrobat, DIALux EVO, Aurora 3D Text & Logo Maker, IMSI TurboCAD, Autodesk Inventor Fusion, Rhinoceros, CATIA, Siemens Solid Edge, STEP Tools STEP File Browser, Kubotek USA KeyCreator, Free CAD.
Поддерживаемые форматы файлов, которые можно скачать в 3D: M3D, SLDPRT, STEP, STP.
ЭлектромашинаСборка Мотор АИР80А4У2.idw
D3.ipt
Вал Ф-22.ipt
Винт ST3.5×13-C-H ГОСТ Р ИСО 7049-93.ipt
Кожух.ipt
Корпус.ipt
Крыльчатка.ipt
Табличка.ipt
Фланец Ф-200.ipt
Шпилька 6х6х30.ipt
Эл.коробка.ipt
АИР80А4(1,1-1500)ФЛ.m3d
АИР80В4(15-1500)ФЛ.m3d
АИР80V6 1.1 kW.SLDPRT
АИР80V6
АИР80V6 1.1 kW.STEP
АИР80А2
АИР80А2(1,5-3000).m3d
АИР80А IM2081 (2,4,6,8 пол).SLDPRT
АИР 63 .STEP
АИР80А2
АИР80В2(2,2-3000)ФЛ.m3d
АИР80В IM2081 (2,4,6,8 пол).SLDPRT
АИР80B2,4,6,8.STEP
АИР100L4(4-1500).m3d
АИР100М.m3d
АИР100М6(22-1000).m3d
АИР100L IM2081 (2,4,6,8 пол).SLDPRT
АИР100S IM2081 (2,4 пол).SLDPRT
АИР100L2,4,6,8.STEP
АИР100S
АИР100S2(4,0-3000).m3d
АИР100S2(4,0-3000)Ф.m3d
АИР100S2,4.STEP
А132(7,5-1500).m3d
А132(11-3000)ФЛ.m3d
А132S
А132S IM2081 (4,6,8 пол).SLDPRT
А132S4,6,8.STEP
А132М
А132М.m3d
А132М2(N=11 кВт).m3d
А132М IM2081 (2,4,6,8 пол).SLDPRT
А132M2,4,6,8.STEP
Побед в тендерах
Обзор существующих тепловых моделей для частотно-регулируемого асинхронного электродвигателя
На сегодняшний день в литературе описаны как простые тепловые модели асинхронных электрических двигателей, которые дают только примерное представление о нагреве двигателя, так и очень сложные, где необходимо знать специфические параметры, которые зачастую известны только заводам-изготовителям.
При частотном регулировании электродвигатель, как правило, эксплуатируется при переменных потоке, теплоотдаче и соотношениях потерь в статорной и роторной цепях. Вместе с тем наиболее критичной к нагреву частью асинхронного электродвигателя является изоляция обмотки статора [2]. По данным [1] доля отказов по причине повреждения обмоток для асинхронных электродвигателей мощностью более 5 кВт составляет 85–95%.
В основу простейшей одномассовой тепловой модели положено уравнение теплового баланса [3]. При построении данной модели делаются следующие допущения – электродвигатель представляется как однородная масса с равномерно распределенными источниками тепла, с бесконечной внутренней теплопроводностью, с теплоотдачей, пропорциональной разности температуры двигателя и окружающей среды.
Уравнение теплового баланса для данной тепловой модели представлено следующим образом [3]:
Полученное выражение соответствует инерционному звену. При постоянных потерях в двигателе и постоянной теплоотдаче во внешнюю среду превышение температуры изменяется по экспоненциальному закону (рис. 1):
Данным уравнениям соответствует структурная схема динамической тепловой модели, приведенная на рис. 2. Тепловая модель представляется в виде апериодического звена, на вход которого подается мощность потерь, и на выходе которого – перегрев.
В классических косвенных методах проверки электродвигателя по нагреву (метод средних потерь и метод эквивалентных величин) используется именно данная тепловая модель электродвигателя.
К достоинствам одномассовой модели можно отнести ее простоту и надежность оценки теплового состояния двигателя при его работе с постоянной мощностью (потери в двигателе DP и тепловой поток в двигателе постоянны) и неизменной температурой окружающей среды. Параметры такой модели можно косвенно рассчитать из паспортных данных электрического двигателя.
Проектная работа «Электродвигатель»
ОглавлениеВ 21-ом веке электродвигатели имеют особое место в нашей жизни. Оглянитесь вокруг – они получил практически повсеместное распространение. Сегодня они используются не только во всех отраслях промышленности, но и в транспорте, предметах и устройствах, окружающих нас в повседневной жизни, на работе, в школе и дома. Фены, вентиляторы, швейные машины, строительные инструменты, компьютеры – вот далеко не полный перечень устройств, где используются электродвигатели. И мне стало интересно, как они устроены и получится ли у меня самостоятельно собрать свою модель электродвигателя.
И я решил познакомиться с историей и устройством электродвигателя, самостоятельно изготовить его модель.
Для достижения цели своей работы мне необходимо решить следующие задачи:
Познакомиться с историей развития электродвигателя;
Выяснить принципы работы электродвигателя;
Изучить область применения электродвигателей;
Изготовить модель электродвигателя.
История
Величайшим техническим достижением конца XIX века стало изобретение промышленного электродвигателя. Этот компактный, экономичный, удобный мотор вскоре сделался одним из важнейших элементов производства, вытеснив другие виды двигателей отовсюду, куда только можно было доставить электрический ток. Электрические двигатели появились еще во второй четверти XIX столетия, но прошло несколько десятилетий, прежде чем создались благоприятные условия для их повсеместного внедрения в производство. История электродвигателя — сложная и длинная цепь открытий, находок, изобретений.
Начальный период развития электродвигателя (1821 — 1834 гг.). Он тесно связан с созданием физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической энергии в механическую. В 1821 г. М. Фарадей, исследуя взаимодействие проводников с током и магнитом, показал, что электрический ток вызывает вращение проводника вокруг магнита, или вращение магнита вокруг проводника. Опыт Фарадея стал толчком для большинства ученых, изобретатели электродвигателя получили лучик надежды.
Первые электродвигатели напоминали по устройству паровые машины: двигатель Дж. Генри (1832 г.) и двигатель У. Пейджа (1864 г.) имели коромысла, кривошип, шатун, а также золотники (переключатели тока в соленоидах, заменявших собой цилиндр).
Электродвигатель Пэйджа
П. Барлоу предложил «колесо Барлоу». Оно состояло из постоянного магнита и зубчатых колес, скользящий контакт осуществлялся с помощью ртути, а питалось колесо от гальванического элемента.
«Колесо Барлоу»
Второй этап развития электродвигателей (1834 – 1860 гг.) характеризуется конструкциями с вращательным движением явнополюсного якоря. Однако вращательный момент на валу у таких двигателей обычно был резко пульсирующим.
В 1834 г. Б.С. Якоби создал первый в мире электрический двигатель постоянного тока, в котором реализовал принцип непосредственного вращения подвижной части двигателя. Этот двигатель имел две группы П-образных электромагнитов, из которых одна группа (4 электромагнита) располагались на неподвижной раме, а другая аналогичная – на вращающемся диске. В качестве источника питания электромагнитов применялась батарея гальванических элементов. Для изменения полярности электромагнитов использовался простейший коммутатор. Обмотки всех электромагнитов неподвижной рамы были соединены последовательно, и ток в них имел одно и тоже направление. Обмотки электромагнитов вращающегося диска были также соединены последовательно, но направление тока в них с помощью коммутатора изменялось 8 раз за один оборот вала, следовательно, изменялась их полярность, и они поочередно притягивались и отталкивались электромагнитами неподвижной рамы.
Такой двигатель получил название явнополюсного электродвигателя Якоби и был вполне работоспособным. В 1838 г. этот двигатель (0,5 кВт) был испытан на Неве для приведения в движение лодки с пассажирами, т. е. получил первое практическое применение.
Электродвигатель Б.С. Якоби
Испытания различных конструкций электродвигателей привели Б.С. Якоби и других исследователей к следующим выводам:
– применение электродвигателей находится в прямой зависимости от удешевления электрической энергии, т.е. от создания генератора, более экономичного, чем гальванические элементы;
– электродвигатели должны иметь по возможности малые габариты и по возможности большую мощность и больший коэффициент полезного действия.
Третий этап в развитии электродвигателей (1860 – 1887 гг.) связан с разработкой конструкций с кольцевым неявнополюсным якорем и практически постоянным вращающим моментом.
На этом этапе нужно отметить электродвигатель итальянца А. Пачинотти (1860 г.). Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов. Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела последовательное возбуждение). Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явнополюсный якорь был заменен неявнополюсным.
Электродвигатель А. Пачинотти
Барабанный якорь, в котором рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. В. Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки (1882 г.). Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем видеть в настоящее время. Третий этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи, с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого источника электрической энергии – электромагнитного генератора постоянного тока. В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более совершенствовался. Таким образом, общими усилиями множества ученых разных стран, на протяжении более полувека создавалась конструкция, которую можно назвать электродвигателем.
Устройство и принцип работы
Подавляющее большинство электрических машин работает по принципу магнитного отталкивания и притяжения. Если между северным и южным полюсами магнита поместить проволоку и пропустить по ней ток, то её вытолкнет наружу. Как это возможно? Дело в том, что проходя по проводнику, ток формирует вокруг себя круговое магнитное поле по всей длине провода.
При взаимодействии кругового поля проводника и однородного поля магнита, между полюсами магнитное поле с одной стороны ослабевает, а с другой усиливается. То есть среда становится упругой и результирующая сила выталкивает провод из поля магнита под углом 90 градусов в направлении, определяемом по правилу левой руки. Эта сила называется «амперовой».
Это явление использовали как основной принцип работы первых электродвигателей, этот же принцип используют и поныне. В двигателях постоянного тока малой мощности для создания постоянного магнитного поля применяются постоянные магниты. В электромоторах средней и большой мощности однородное магнитное поле создают с помощью обмотки возбуждения или индуктора.
Конструктивно все электрические двигатели постоянного тока состоят из статора и ротора (якоря), разделенных воздушным зазором.
Статор электродвигателя постоянного тока служит для создания неподвижного магнитного поля машины и состоит из станины, главных и добавочных полюсов. Станина служит для крепления основных и добавочных полюсов и является элементом магнитной цепи машины. На главных полюсах расположены обмотки возбуждения, предназначенные для создания магнитного поля машины, на добавочных полюсах — специальная обмотка, служащая для улучшения условий коммутации.
Якорь электродвигателя постоянного тока состоит из магнитной системы, собранной из отдельных листов, рабочей обмотки, уложенной в пазы, и коллектора служащего для подвода к рабочей обмотке постоянного тока.
Коллектор представляет собой цилиндр, насаженный на вал двигателя и избранный из изолированных друг от друга медных пластин. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря. Съем тока с коллектора осуществляется с помощью щеток, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые удерживают их в определенном положении и обеспечивают необходимое нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусом электродвигателя.
Итак, современный двигатель постоянного тока вместо одной рамки имеет якорь с множеством проводников, уложенных в пазы, а вместо постоянного подковообразного магнита имеет статор с обмоткой возбуждения с двумя и более полюсами. На рисунке показан двухполюсный электромотор в разрезе.
Принцип его работы следующий. Если по проводам верхней части якоря пропустить ток движущийся «от нас» (отмечено крестиком), а в нижней части — «на нас» (отмечено точкой), то согласно правилу левой руки верхние проводники будут выталкиваться из магнитного поля статора влево, а проводники нижней половины якоря по тому же принципу будут выталкиваться вправо. Поскольку медный провод уложен в пазах якоря, то, вся сила воздействия будет передаваться и на него, и он будет проворачиваться. Дальше видно, что когда проводник с направлением тока «от нас» провернётся вниз и станет против южного полюса создаваемого статором, то он будет выдавливаться в левую сторону, и произойдёт торможение. Чтобы этого не случилось нужно поменять направление тока в проводе на противоположное, как только будет пересечена нейтральная линия. Это делается с помощью коллектора – специального переключателя, коммутирующего обмотку якоря с общей схемой электродвигателя.
Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу.
Характеристики электродвигателя
На данный момент электродвигатели имеют следующие характеристики. Максимальная мощность измеряется в Ваттах. Этот параметр зависит от конструкции, материала изготовления, и технологии создания. Несколько двигателей имеющие одинаковую массу и размер могут иметь различную мощность исключительно из-за технологии производства. Как правило, именно этот параметр задает ценовую категорию для двигателя. Далее рассматривают номинальное напряжение и ток, а так же сопротивление обмотки, эти параметры неизменно влияют друг на друга. При более низком сопротивлении, возрастает максимальное значение силы тока. Третьей характеристикой являются номинальные обороты в минуту. Конструкция современного двигателя направлена на получение более высоких оборотов, или же наивысшего момента на валу. Следовательно, двигатель с большим диаметром имеет увеличенный высокий момент и уменьшенные обороты.
Виды электродвигателей
По роду тока электродвигатели стали делиться на машины переменного и постоянного тока; по принципу действия машины переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.
Асинхронные двигатели отличаются простотой конструкции, малой стоимостью, надежностью в работе. Они являются самым распространенным видом двигателей.
Асинхронный двигатель.
Устройство асинхронного двигателя
На статоре асинхронного двигателя закреплены обмотки, создающие переменное вращающееся магнитное поле, концы которой выводятся на клеммную коробку. Поскольку при работе двигатель нагревается, на его валу устанавливается вентилятор системы охлаждения.
Ротор асинхронного двигателя выполнен с валом как одно целое. Он представляет собой металлические стержни, замкнутые между собой с двух сторон, из-за чего такой ротор еще именуется короткозамкнутым.
Магнитное поле вращается за счет постоянной смены полюсов. При этом соответственно меняется направление тока в обмотках. Скорость вращения вала асинхронного двигателя зависит от числа полюсов магнитного поля.
Синхронный двигатель.
Устройство синхронного двигателя
Устройство синхронного электродвигателя немного отличается. Как понятно из названия, в этом двигателе ротор вращается с одной скоростью с магнитным полем. Он состоит из корпуса с закрепленными на нем обмотками и ротора или якоря, снабженного такими же обмотками. Концы обмоток выводятся и закрепляются на коллекторе. На коллектор или токосъемное кольцо подается напряжение посредством графитовых щеток. При этом концы обмоток размещены таким образом, что одновременно напряжение может подаваться только на одну пару.
В отличие от асинхронных на ротор синхронных двигателей напряжение подается щетками, заряжая его обмотки, а не индуцируется переменным магнитным полем. Направление тока в обмотках ротора меняется параллельно с изменением направления магнитного поля, поэтому выходной вал всегда вращается в одну сторону. Синхронные электродвигатели позволяют регулировать скорость вращения вала путем изменения значения напряжения. На практике для этого обычно используются реостаты.
Первый асинхронный двигатель, в основе работы которого заложено вращающееся магнитное поле, появился в 1870 году. Авторами эффекта вращающегося магнитного поля независимо друг от друга стали два ученых: Г.Феррарис и Н. Тесла. Последнему принадлежит также идея создания бесколлекторного электродвигателя. По его чертежам были построены несколько электростанций с применением двухфазных двигателей переменного тока. Следующей более удачной разработкой оказался трехфазный двигатель, предложенный М.О. Доливо-Добровольским. Его первая действующая модель была запущена в 1888 году, после чего последовал ряд более совершенных двигателей.
Особенности электродвигателя, его достоинства и недостатки
На сегодня электродвигатели являются одними из самых распространенных видов силовых установок, и тому есть немало причин. У них высокий КПД порядка 90%, а иногда и выше, довольно низкая себестоимость и простая конструкция, они не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации, дают возможность плавно менять скорость во время работы без использования дополнительных механизмов типа коробки передач, надежны и долговечны.
Среди недостатков всех типов электромоторов — отсутствие высокоемкостного аккумулятора электроэнергии для автономной работы.
На сегодняшний день двигатели постоянного тока мало используются на производстве. Из недостатков этого типа электрических машин можно отметить быстрый износ щёточно-коллекторного узла. Преимущества – хорошие характеристики запуска, лёгкая регулировка частоты и направления вращения, простота устройства и управления. Электродвигатель переменного тока менее мощный, у него сложно регулировать скорость в широком диапазоне, он имеет меньший КПД.
Если же сравнивать асинхронный и синхронный электродвигатель переменного тока, то первый имеет более простую конструкцию и лишен «слабого звена» — графитовых щеток. Именно они обычно первыми выходят из строя при поломке синхронных двигателей. Вместе с тем, у него сложно получить и регулировать постоянную скорость, которая зависит от нагрузки. Синхронные двигатели позволяют регулировать скорость вращения с помощью реостатов.
Модель электродвигателя
Во всяком моторе есть две части: неподвижная — статор и подвижная — ротор. Ротором будет ось с полосками и прерывателем тока.
Для оси подберем вязальную спицу (размеры на чертеже). Полоски ротора (3 шт.) вырежем из жести (размеры на чертеже). В центре каждой полоски сделаем отверстие по толщине оси. Собираем их все на оси и оборачиваем изолентой. Прерыватель состоит из двух частей: небольшая рамка из жести на оси и полоска жести, укрепленной на фанере.
Из фанеры выпиливаем основание мотора (размеры на чертеже). Вырезаем полоску из жести, которая является основанием для оси с полосками (якоря) (размеры на чертеже), устраиваем ее в виде буквы П. Для статора берем два шурупа длиной по 4 см и вворачиваем в фанеру. Сделаем опору из полосок жести (3 шт.) (размеры на чертеже), которая выполняет две функции: магнитопровод, для соединения болтов, и нижняя опора для якоря. Переходим к изготовлению самой трудной части мотора — электромагниту. Для основания электромагнита нужно сделать две катушки, на которые было бы удобно наматывать проволоку. Я обратился за помощью к учителю технологии Звереву Владимиру Михайловичу, и мы на токарном по дереву станке изготовили две катушки. Наматываем медную лакированную проволоку на катушки примерно 300 витков. Катушки с проволокой помещаем на болты в основании и закрепляем.
Ставим все части электродвигателя на места. Регулируем полоски ротора на оси, все надежно закрепляем. Начинаем испытания. Наш электродвигатель получился слабым, так как заводится с ручного стартера, а остальное время якорь двигается по инерции. Это объясняется тем, что ток протекает по обмоткам не все время: ротор лишь четверть оборота включен, четверть оборота выключен , потом опять четверть оборота, чтобы включить, четверть оборота , чтобы выключить. Наш электродвигатель имеет небольшую мощность, но самое главное он работает.
Опора
Ось
Основание
Пластина якоря
Скоба
Применение
Без электроники сегодня никуда. С каждым днем количество приборов, работающих от электричества, всё возрастает. Электродвигатели получили широкое применение не только во многих отраслях промышленности, но и в предметах и устройствах, окружающих нас каждый день, так как простота их конструкции, надежность, долговечность и высокий показатель КПД делает их практически универсальными. Фены, вентиляторы, насосы, некоторые виды транспорта — вот лишь некоторый перечень устройств, работающих не без помощи электродвигателей. Относительной простотой конструкции и надежностью в эксплуатации отличаются именно асинхронные электродвигатели. Они хорошо используются в приводах деревообрабатывающих, металлообрабатывающих и других видов станков, кузнечнопрессовых, грузоподъемных, ткацких, швейных, землеройных машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, в ручном электроинструменте, в центрифуге, в лифтах, в бытовых приборах и т.д. однако имеют ограниченный диапазон частоты вращения и низкий коэффициент мощности при малых оборотах.
Крановые электродвигатели применяются в жилищном и капитальном строительстве, в горнодобывающей и металлургической промышленности, энергетике, на транспорте. Одним из видов транспорта, где используются электродвигатели, является метро.
Со временем мощность электродвигателей выросла от пятидесяти ватт до двухсот киловатт. Притом новые модели электродвигателей имеют сравнительно небольшие габариты: они выглядят, примерно, как швейная машинка. Более того, новые электродвигатели могут разгоняться до десятков тысяч оборотов в минуту за считанные секунды. Согласитесь, время не стоит на месте, техника совершенствуется и имеет уже более широкие возможности.
Жизнь современного человека немыслима без использования электродвигателей. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, электромясорубке, кухонном комбайне, кофемолке, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками. Трудно представить, что каких-то 150 лет назад человечество даже не знало о возможности существования электродвигателя.
Задачи, поставленные мною в начале работы, были решены, цель достигнута.
Познакомился с историей электродвигателей, узнал, что, как выглядели первые двигатели, как они работали и какие ученые работали над созданием электромагнитных двигателей.
Изучил область применения электродвигателей, и узнал, что они получили широкую область применения.
Изготовил модель электродвигателя.
Проведя большую работу по изучению литературы о создании первых электродвигателей, о физических принципах их работы, о внедрении их сегодня во все отрасли жизни, я могу с уверенностью сказать, что электродвигатель является одним из величайших изобретений человека.
Процесс сбора и изучения информации, а так же изготовление модели мне были очень интересны, результатом проделанной работы доволен. Я, что мою работу можно использовать в 8 и 9 классе при изучении электромагнитных явлений.
Список литературы
https://www.youtube.com/watch ?v=NTom7GHt5BY
Самодельные электрические и паровые двигатели. А. Абрамов, П. Хлебников, Государственное издательство Детской литературы Министерства Просвещения РСФСР.
http://energo- vesta.com.ua/statiya/46-istoriya.html
http://elektrik24.net/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/princip-raboty-3.html
Устройство электродвигателя и принцип работы
http://electricalschool.info/main/osnovy/1603-principy-dejjstvija-i-ustrojjstvo.html
Администрация Шарангского муниципального района Нижегородской области
МБОУ Кушнурская СШ
Научно-практическая конференция
«Планета открытий»
Секция: физика
Номинация «Применение законов физики в природе, быту»
Исследовательская работа
Электродвигатель
Автор работы: ученик 8 класса
МБОУ Кушнурской СШ
Суслов Михаил,14 лет.
Руководитель: Краснов Владимир Владимирович,
учитель физики МБОУ Кушнурской СШ
2017
Модель электродвигателя своими руками — Морской флот
Чтобы понять, как сделать своими руками электродвигатель, нужно вспомнить, как он устроен и как работает.
Если следовать инструкции шаг за шагом, не столь сложно электродвигатель сделать самому. Мотор послужит для ваших проектов.
Затраты на изготовление электродвигателя будут минимальными, поскольку сделать своими руками электродвигатель можно из подручных средств.
Материалы
Прежде всего, запастись нужно необходимыми материалами:
- болтами;
- спицей велосипедной;
- гайками;
- изолентой;
- проволокой медной;
- пластиной металлической;
- супер- и термоклеем;
- фанерой;
- шайбами.
Не обойтись и без таких инструментов:
- электродрели;
- ножа канцелярского;
- плоскогубцев;
- станка шлифовального;
- молотка;
- ножниц;
- паяльника;
- пинцета;
- шила.
Процесс изготовления
Начинать работу по изготовлению электродвигателя своими руками нужно с изготовления пяти пластин, в которых позже нужно просверлить отверстие по центру при помощи электродрели и надеть на ось — спицу велосипедную.
Плотно прижав пластины друг к другу, следует их концы зафиксировать изолентой, обрезав излишки канцелярским ножом. Если оси оказались неровными, их нужно заточить.
При прохождении через катушку электротока, последняя создает магнитное поле вокруг себя, которое не отличается от поля обычного магнита, но исчезает, когда ток отключают. Свойство это, можно использовать, чтобы металлические предметы притягивать и отпускать, включая и выключая ток.
В качестве эксперимента можно сделать цепь, состоящую из кнопки и электромагнита, который включать и отключать поможет эта кнопка.
Цепь питается от блока питания компьютера 12В. Если ось с пластинами установить рядом с электромагнитом и включить ток, то они будут притягиваться и одной из сторон поворачиваться к электромагниту.
Рекомендуем:
Если ток сначала включить, а выключить его в момент, когда пластины максимально близко подошли к электромагниту, то они его пролетят по инерции, совершив оборот.
Если момент угадывать постоянно, и включать ток, они будут вращаться. Для того, чтобы сделать это в нужный момент, необходим прерыватель тока.
Изготовления прерывателя тока
Снова понадобится небольшая пластина, закрепить которую нужно на оси, прижав плоскогубцами, чтобы крепление было надежным. Как это должно выглядеть, понять поможет видео:
Видео: Как сделать электродвигатель
Далее, чтобы сделать электродвигатель своими руками нужно изготовить из нелакированной медной проволоки пружинящего контакта.
Один из контактов подключают к металлической пластине, а сверху на нее устанавливают ось. Поскольку ось, пластина и прерыватель металлические, то по ним будет идти ток. Дотрагиваясь контактом прерывателя, цепь можно замыкать и размыкать, что позволит электромагнит подключать в нужный момент и отключать.
Получившаяся вращающаяся конструкция, сделанная своими руками, называется в электродвигателях постоянного тока якорем, а взаимодействующий с якорем неподвижный электромагнит – индуктором.
Якорь в двигателях переменного тока называется ротором, а индуктор – статором. Названия порой путают, но это неправильно.
Изготовления рамки
Ее сделать нужно, чтобы конструкцию электродвигателя не держать руками. Материал для изготовления основания – фанера.
Индуктор своими руками
В фанере сделаем два отверстия под болт М6 длиной 25 мм, на которых разместим позже катушки электродвигателя. На болты накрутим гайки и вырежем три детали для соединения болтов (опоры).
У опор две функции: на них опираться будет ось якоря электродвигателя, сделанного своими руками, вторая — они будут служить магнитопроводом, который соединит болты. Под них нужно сделать отверстия (на глаз, поскольку особой точности это не требует). Пластины соединяют вместе и ставят снизу, прижимая болтами. Надев на болты катушки получаем некий подковообразный магнит.
Для закрепления в вертикальном положении якоря электродвигателя, нужно сделать рамку из листового металла (скоба). В ней сверлим три отверстия: одно по диаметру оси и два по бокам под шурупы (для крепления).
Изготовление катушек
Чтобы сделать их, потребуется полоска из картона и тонкой бумаги (см. размеры на чертеже). Вынув болт из основания, наматываем на него толстую полоску в 4-5 слоев, зафиксировав 2 слоями изоленты. Держится полоска достаточно плотно. Аккуратно снимаем ее, чтобы намотать проволоку.
После того, как проволока намотана, достанем пинцетом бумагу изнутри, обрезаем лишние слои, чтобы на болт катушка одевалась легко. Отрезаем у катушки лишнее с учетом того, что сверху и снизу еще будут щечки, необходимые для того, чтобы при эксплуатации электродвигателя не сползала проволока. Таким же образом делаем своими руками вторую катушку и переходит к изготовлению щечек.
Как сделать своими руками щечки?
Толстую бумагу кладем на гайку, а болтом сверху пробиваем отверстие. Сделать это легко. Надев затем бумагу на болт, сверху ставим шайбу и вырезаем, предварительно обведя ее карандашом. Получается она по форме аналогичной шайбе.
Всего нужно таких деталей сделать 4 шт., чтобы установить на болт сверху и снизу. На верхнюю щечку накручиваем гайку, подложив металлическую шайбу и фиксируем обе щечки термоклеем. Каркас, который сделан своими руками, готов.
Теперь осталось намотать на него проволоку (500 витков) лакированную диаметром 0,2 мм. Начало и конец проволоки скручиваем, чтобы не разматывалась. Раскрутив гайку, удалям болт – остается красивая маленькая катушка.
Концы проволоки освобождаем от лака, используя канцелярский нож, лудим, устанавливаем на болт. То же самое сделать нужно со второй катушкой.
Чтобы на оси пластины и прерыватель тока не прокручивались, их рекомендуется приклеить суперклеем.
Теперь последовательно соединим катушки, чтобы проверить работу электродвигателя. Плюс подключаем на начало обмотки (со стороны шляпки болта). При помощи скользящего контакта находим положение, в котором электродвигатель работает максимально эффективно.
Контакты такие называют в электродвигателях щетками. Чтобы последние не держать руками, нужны щеткодержатели, которые приклеиваются на суперклей, смазав маслом места трения оси.
Соединив катушки параллельно, увеличим ток (поскольку катушки обладают сопротивлением), следовательно, возрастет мощность электродвигателя. То есть, представить катушки можно как сопротивления.
А при их параллельном соединении их, суммарное сопротивление уменьшается, значит, возрастает ток. При соединении последовательном, все происходит с точностью до наоборот.
А, раз увеличивается ток через катушку, то и магнитное поле больше, а якорь электродвигателя сильнее притягивается к электромагниту.
Видео: Электродвигатель за несколько минут
Всегда интересно наблюдать за изменяющимися явлениями, особенно если сам участвуешь в создании этих явлений. Сейчас мы соберем простейший (но реально работающий) электродвигатель, состоящий из источника питания, магнита и небольшой катушки провода, которую мы сами и сделаем.
Существует секрет, который заставит этот набор предметов стать электродвигателем. Секрет, который одновременно умен и изумительно прост. Вот что нам нужно:
1,5В батарея или аккумулятор.
Держатель с контактами для батареи.
1 метр провода с эмалевой изоляцией (диаметр 0,8-1 мм).
0,3 метра неизолированного провода (диаметр 0,8-1 мм).
Мы начнем с намотки катушки, той части электродвигателя, которая будет вращаться. Чтобы сделать катушку достаточной ровной и круглой, намотаем ее на подходящем цилиндрическом каркасе, например, на батарейке типоразмера АА.
Оставляя свободными по 5 см провода с каждого конца, намотаем 15-20 витков на цилиндрическом каркасе.
Не старайтесь особенно плотно и ровно наматывать катушку, небольшая степень свободы поможет катушке лучше сохранить свою форму.
Теперь аккуратно снимите катушку с каркаса, стараясь сохранить полученную форму.
Затем оберните несколько раз свободные концы провода вокруг витков для сохранения формы, наблюдая за тем, чтобы новые скрепляющие витки были точно напротив друг друга.
Катушка должна выглядеть так:
Сейчас настало время секрета, той особенности, которая заставит мотор работать. Это секрет, потому что это изысканный и неочевидный прием, и его очень сложно обнаружить, когда мотор работает. Даже люди, много знающие о работе двигателей, могут быть удивлены способностью мотора работать, пока не обнаружат эту тонкость.
Держа катушку вертикально, положите один из свободных концов катушки на край стола. Острым ножом удалите верхнюю половину изоляции, оставляя нижнюю половину в эмалевой изоляции.
Проделайте тоже самое со вторым концом катушки, наблюдая за тем, чтобы неизолированные концы провода были направлены вверх у двух свободных концов катушки.
В чем смысл этого приема? Катушка будет лежать на двух держателях, изготовленных из неизолированного провода. Эти держатели будут присоединены к разным концам батареи, так, чтобы электрический ток мог проходить от одного держателя через катушку к другому держателю. Но это будет происходить только тогда, когда неизолированные половины провода будут опущены вниз, касаясь держателей.
Теперь необходимо изготовить поддержку для катушки. Это просто витки провода, которые поддерживают катушку и позволяют ей вращаться. Они сделаны из неизолированного провода, так как кроме поддержки катушки они должны доставлять ей электрический ток.
Просто оберните каждый кусок неизолированного провода вокруг небольшого гвоздя – и получите нужную часть нашего двигателя.
Основанием нашего первого электродвигателя будет держатель батареи. Это будет подходящая база, потому что при установленной батарее она будет достаточно тяжелой для того, чтобы электродвигатель не дрожал.
Соберите пять частей вместе, как показано на снимке (вначале без магнита). Положите сверху аккумулятора магнит и аккуратно подтолкните катушку.
Если все сделано правильно, КАТУШКА НАЧНЕТ БЫСТРО ВРАЩАТЬСЯ! Надеемся, что у Вас, как и в нашем эксперименте, все заработает с первого раза.
Если все-таки мотор не заработал, тщательно проверьте все электрические соединения. Вращается ли катушка свободно? Достаточно ли близко расположен магнит (если недостаточно, установите дополнительные магниты или подрежьте проволочные держатели)?
Когда мотор заработает, единственное, на что нужно обратить внимание – чтобы не перегрелся аккумулятор, так как ток достаточно большой. Просто снимите катушку – и цепь будет разорвана.
@@ Конструктивные особенности CD-ROM движков очень разные. Поэтому в этой статье даются общие рекомендации по переделке таких двигателей с минимальными затратами в 3 фазные авиамодельные двигатели.
@@ Требования к CD-ROM движкам (данные приведены для двигателей, которые реально переделывались):
- Число зубцов (полюсов) ротора должно быть равным 9
- Количество устанавливаемых заново магнитов – 12
- Диаметр ротора: 28.5 мм
- Высота ротора: 7.8 мм
- Диаметр оси: 3 мм
- Длина оси: 6.8 мм
- Диаметр статора: 24 мм
- Высота статора: 5.2 мм
- Вес переделанного двигателя – 21 г
- Тип намотки – дельта
- Намотка проводом диаметром – 0,4-0,5 (желательно ПЭТВ)
- Количество витков – 17-20 на зуб
@@ Используемые клеи: «111», фиксаторы резьбы (продаются в автомагазинах).
@@ Используемая эпоксидная смола: любая не российская и не 5-минутка.
Подготовительные работы
@@ На внутренней стороне ротора приклеено намагниченное пластмассовое кольцо. Аккуратно удалите его. Это можно сделать следующим образом: согнутый и нагретый гвоздь вводится в пластмассу. Даем ему остыть, и осторожно вытягиваем пластмассовое кольцо
@@ Статор отсоединяем от пластины, на которой он крепится (вариантов крепления очень много и поэтому я не привожу технологию – в каждом конкретном случае решайте сами как это сделать). Отсоединения статора, аккуратно удаляем с него намотку, Стараемся не повредить заводскую лакировку.
Перемотка
@@ Перемотку статора ведут медным проводом, диаметром 0.4mm – 0.5mm. На каждый полюс мотаем от 17 до 20 витков.
@@ Чем меньше витков, тем больше обороты, большее количество витков позволяет получить более высокий вращающийся момент. Изоляция провода должна остаться неповрежденной – это критично, иначе ваш двигатель не будет работать.
@@ Вы можете выбрать между типом намотки «дельты» и «звезда». С намоткой «звезда» двигатель будет иметь более высокий вращающий момент, меньше оборотов в минуту и будет «есть» меньше. Намотка «дельта» даст «более горячий» двигатель с более высокими оборотами в минуту и большим КПД, но будет иметь больший «аппетит» и будет греться больше. Намотка «звезда» «тяжелее» для работы контроллера.
Проверка качества
@@ Проверка качество намотки производится мультиметром. Провод НЕ ДОЛЖЕН быть сломан или с поврежденной изоляцией. Сопротивление обмоток должно быть примерно одинаковым. Провода обмотки не должны быть закорочены между собой или на статор (в случае повреждения изоляции). Если вы не уверены, что нет повреждений или «коротыша» – снимайте намотанный провод и мотайте еще раз. Соедините, закрепите и пропаяйте выводы обмоток. Сопротивление обмоток
0,1-0,14 ом на фазу.
Установка новых магнитов в ротор
@@ ОЧЕНЬ ВАЖНО – магниты должны быть установлены с соблюдением полярности – N-S-N-S . иначе ваш двигатель не будет работать. Хороший способ проверять полярность состоит в том, чтобы разместить 12 магнитов на столе в один ряд, в таком же порядке приклеивать магниты в стакан ротора. Для приклеивания используйте высококачественный клей (не используйте эпоксидную смолу 5-минутку).
@@ Добейтесь равномерного размещения магнитов в стакане ротора. Как можно это сделать: устанавливая магниты в стакан, прокладывайте их тонкими кусочками бумаги одинаковой толщины, если один из зазоров получился больше, то увеличьте толщину бумаги. Расстояние между магнитами должно быть одинаковым. Не пожалейте времени, чтобы сделать эту работу. После установки магнитов и их приклейки, заполните промежутки между ними эпоксидной смолой. Будьте осторожны, не перелейте смолы.
Испытание
@@ Трения между ротором и магнитами не должно быть. Если движение при проворачивании без значительного усилия и толчков, то можете пробовать запускать собранный двигатель.
@@ ВЫ МОЖЕТЕ изменить направление вращения, меняя 2 из этих 3 контактов между двигателем и контроллером.
Студент из Пензы разрабатывает пластиковую модель электродвигателя
Региональное информационное агентство Пензенской области, пожалуй, — единственный источник новостей, где публикуются заметки, охватывающие не только Пензу, но и районы. Таким образом, мы представляем полную картину региона.
На сайте РИА ПО публикуются не только новости Пензенской области, но и аналитические статьи, интервью на актуальные темы, обзоры и фоторепортажи.
Ежедневно по будням мы предлагаем читателям дайджест событий, произошедших в Сурском крае за минувший день.
Новостная лента Пензенской области раскрывает жизнь региона в сфере экономики, общества, спорта, культуры, образования, сельского хозяйства, ЖКХ, здравоохранения и медицины. Помимо этого, на наших страницах публикуется информация о предстоящих событиях, концертах и спортивных мероприятиях.
Вместе с тем, РИА Пензенской области размещает новости инвестиционной политики региона, происшествий, криминала, аварий и ДТП.
Ежедневно в режиме онлайн РИА ПО публикует оперативные и последние новости Пензы и районов Пензенской области. Читатели могут узнать об актуальных событиях Пензенского, Башмаковского, Бековского, Бессоновского, Вадинского, Земетчинского, Спасского, Иссинского, Городищенского, Никольскиого, Каменского, Кузнецкого, Нижнеломовского, Наровчатского, Лопатинского, Шемышейского, Камешкирского, Тамалинского, Пачелмского, Белинского, Мокшанского, Неверкинского, Сердобского, Лунинского, Малосердобинского, Колышлейского и Сосновоборского районов.
Новости Пензы и Пензенской области — здесь собраны последние и самые важные публикации о том, что сегодня происходит в городе: культурные, спортивные события, актуальные нововведения в сфере ЖКХ и строительства, происшествия, чрезвычайные ситуации, ДТП, аварии, криминальная хроника.
Мы также не оставляем без внимания достижения земляков: спортсменов, представителей культуры, науки и образования.
На страницах РИА Пензенской области оперативно публикуются не только фотографии с прошедших мероприятий, но и видео, а также инфографика.
Помимо этого, читателям периодически предлагаются тесты на знание Сурского края.
Новости Пензы и Пензенской области сегодня — это около ста ежедневных публикаций о том, что в данный момент актуально для жителей областного центра и региона.
На страницах РИА ПО ежемесячно публикуются материалы о вступающих в силу законах, которые коснутся жителей нашего региона.
Наше информационное агентство предоставляет читателям актуальный прогноз погоды в Пензе и Пензенской области на неделю и каждый день с указанием температуры воздуха, направления ветра и осадков. Прогноз сопровождается комментарием специалиста из регионального ЦГМС.
Riapo.ru – это новости Пензы, главные события, факты и мнения об актуальных и насущных вопросах и проблемах в регионе.
Студент ПГУ разрабатывает пластиковую модель электродвигателя
Тема «Устройства для выработки электрического тока» знакома не только инженерам и студентам технического профиля, но и ученикам старших классов: она изучается на уроках физики и электротехники в школах, средних специальных учебных заведениях и, разумеется, вузах.
Для успешного понимания и освоения этой непростой темы недостаточно плоскостных схем и плакатов: она требует визуализации, причем, оптимально, если она визуализируется с помощью макета, который можно, что называется, «потрогать руками», попробовать разобрать его и собрать. Только так устройство и принципы работы двигателя станут по-настоящему понятными изучающему тему.
«Грамотно составленные и всесторонне раскрывающие устройство и принцип работы презентации и видеоролики есть не у каждого учителя или преподавателя, — говорит студент Политехнического института Пензенского государственного университета Никита Сахаров. — А реальный электродвигатель, выполненный из металла, имеет довольно большой вес — от 5 кг и более, и очень неудобен для постоянной сборки и разборки. Конструкции же некоторых моделей двигателей, использующихся в качестве учебных пособий в некоторых учебных заведениях, попросту морально устарел».
Никита Сахаров предлагает заменить архаичные пособия современной моделью из пластика. Для этого он, под руководством своего научного руководителя, доцента кафедры «Контроль и испытание материалов Максима Гуськова, осуществляет проект «Разработка сборно-разборного макета асинхронного электродвигателя из пластика для образовательных целей».
«Современные проблемы требуют использования современных решений. Сборная модель, детали которой с высокой точностью распечатаны на 3D принтере из легкого и практичного ABS- или PLA-пластика, позволяет наглядно продемонстрировать устройство двигателя, а также генератора, и объяснить принцип их работы. Легкий и практичный макет, детально продуманный, позволяющий многократно производить сборку и разборку двигателя, будет незаменимым помощником для учителя/преподавателя физики, с помощью которого можно заинтересовать школьника или студента и привить тягу к науке и инженерному творчеству», — пояснил автор проекта.
Основная научная идея проекта заключается в использовании современных технологий для создания доступного наглядного макета с целью повышения заинтересованности обучающихся техническими дисциплинами. 3D-печать и прототипирование — те методы, которые вызывают интерес у сегодняшних школьников и студентов. Предлагаемый студентом ПГУ способ создания деталей и узлов актуален, поэтому, решив инженерную задачу по изготовлению макета асинхронного двигателя, можно помочь качественно улучшить процесс обучения.
Проект «Разработка сборно-разборного макета асинхронного электродвигателя из пластика для образовательных целей» был представлен на грантовый конкурс проектов в рамках молодежного форума «iВолга-2020» по направлению «Наука и цифровые технологии». Он признан одним из лучших в номинации «Инициативы творческой молодежи». Автор являлся также участником конкурса «Ректорские гранты — 2020».
Моделирование электродвигателя | Урок
.Роторный электродвигатель можно смоделировать с помощью этой электрической схемы. Важным компонентом модели является резистор, а это сопротивление катушки якоря.
Это электромагнит в роторе. Другой компонент — это источник напряжения. Двигатель можно использовать в качестве генератора в обратном направлении, но даже когда он действует как двигатель, генератор вырабатывает напряжение, противоположное приложенному напряжению, и это называется обратной ЭДС.И это напряжение пропорционально скорости вращения мотора.
Ток, протекающий в двигатель, определяется разницей между приложенным напряжением Fe и напряжением обратной ЭДС VB, деленной на сопротивление якоря RA.
Крутящий момент, создаваемый двигателем, пропорционален току, протекающему через двигатель, а константа пропорциональности равна KM. Эти два KM имеют одинаковое значение, хотя обычно записываются с разными единицами измерения. Здесь единицы вольт-секунд на радиан.Здесь единицы измерения ньютон-метр на усилитель, но приложив немного усилий, вы можете показать, что эти две единицы фактически эквивалентны.
Есть два способа управления электродвигателем. Мы можем контролировать напряжение или ток.
Прежде всего рассмотрим корпус регулятора напряжения. Итак, мы собираемся отрегулировать напряжение, которое мы подаем на двигатель, и мы можем сделать это с помощью усилителя мощности или чего-то вроде импульса с модулятором. И мы рассмотрим это в ближайшее время.Я записал все соответствующие уравнения, и если я переформулирую это уравнение, мы сможем получить выражение для омега скорости вращения в терминах приложенного напряжения, тока и так далее.
Представьте, что двигатель запускается в состоянии покоя, и я подаю напряжение, течет ток, и двигатель начинает увеличивать скорость. При этом обратная ЭДС будет увеличиваться, и в конечном итоге обратная ЭДС будет равна приложенному напряжению, и тогда в двигатель не будет протекать ток. Затем двигатель перестанет ускоряться, и когда это произойдет, у нас есть простое выражение для Omega: приложенное напряжение, деленное на постоянную двигателя.
На практике двигатель имеет трение, и на практике это снижает скорость двигателя, указанную здесь. Важный вывод: скорость двигателя пропорциональна приложенному напряжению. Самый распространенный способ управления электродвигателем сегодня — это так называемая Н-мостовая схема.
Он состоит из четырех переключателей, обычно это какие-то полевые транзисторы. Они очень маленькие, и они очень эффективны, когда они закрыты, у них очень очень маленькое сопротивление.
Как показано здесь, через двигатель не может протекать ток, но если я замкну два переключателя, то мы увидим, что ток будет течь через двигатель в одном конкретном направлении, а двигатель будет вращаться в прямом направлении. Если я размыкаю эти два переключателя и замыкаю два других, ток течет в другом направлении через двигатель, и двигатель вращается в обратном направлении.
Одним из преимуществ этих выключателей с электронным питанием является то, что мы можем очень быстро их включать и выключать. Напряжение, подаваемое на двигатель, может быть максимальным значением в течение периода времени, который мы называем временем включения, и может быть нулевым для того, что мы называем временем выключения.А электроника, которая управляет мостовой схемой H, способна управлять рабочим циклом. Это отношение времени включения к периоду, и оно может варьироваться от постоянного напряжения до постоянного напряжения.
Двигатель реагирует на среднее напряжение. Итак, вот пример, когда рабочий цикл относительно невелик, то есть напряжение отключено больше времени, чем включено. И двигатель видит эффективное среднее напряжение, показанное красной линией, когда я увеличиваю рабочий цикл, среднее напряжение растет, и я могу увеличивать рабочий цикл еще больше.
Таким образом, регулируя рабочий цикл, что микроконтроллер может сделать довольно легко, мы можем контролировать среднее напряжение почти непрерывно. Это переключение происходит очень быстро, обычно с частотой не менее 1 кГц.
Альтернативный способ управления электродвигателем — регулировать ток, протекающий в электродвигатель. Есть много способов создать источник управляющего тока.
Обычный способ — взять источник управляющего напряжения и применить контур обратной связи по току.Крутящий момент, создаваемый двигателем, пропорционален току, протекающему через двигатель. Крутящий момент также равен инерции вращения двигателя, умноженной на его ускорение вращения. Это вращательный эквивалент уравнения F = MA. Теперь мы можем записать выражение для ускорения вращения двигателя через ток, протекающий в двигатель.
Двигатель постоянного тока без сердечника с высоким крутящим моментом и низким энергопотреблением
Микродвигатель постоянного тока из драгоценных металлов
Идеально подходит для устройств с батарейным питанием | Без зубцов | Легкие и компактные
Здесь вы можете ознакомиться с некоторыми из наших микро-электродвигателей.На некоторых из них есть образцы, которые можно сразу отправить на тестирование. Информация о параметрах может не полностью соответствовать вашим потребностям. Мы можем настроить электрические параметры в соответствии с вашими потребностями после того, как вы подтвердите образцы.
Поскольку двигатель постоянного тока без сердечника избавляется от ограничения медленной скорости железного сердечника, чувствительность его запуска и регулировки скорости чрезвычайно высока. Это может сократить время отклика оптического привода с большим увеличением в военной области и повысить скорость попадания ракет.В области научных исследований он может сделать инструменты для сбора данных с возможностью автоматической быстрой фокусировки, а также с высокой чувствительностью записи и анализа.
Благодаря высокой скорости преобразования энергии, небольшому размеру, легкому весу и высокой прочности электродвигателя постоянного тока без сердечника из драгоценного металла, электродвигатель без сердечника подходит для различных точных инструментов, которые требуют удобного использования, таких как металлоискатели, персональные навигационные устройства и дикая природа . Инженерное оборудование для эксплуатации.
Микродвигатель из драгоценных металлов не только подходит для повышения эффективности работы прецизионных инструментов, которые должны быстро реагировать, но также обеспечивает компактность различных аэрокосмических аппаратов и соответствие требованиям удобной переноски прецизионных инструментов. Популярность основных производителей, перспективы его применения будут продолжать улучшаться с развитием промышленных технологий.
Основная особенность двигателя постоянного тока NFP без сердечника: он идеально подходит для устройств с батарейным питанием, двигателя без сердечника без зубчатого зацепления, чрезвычайно низкое потребление тока, что означает низкое пусковое напряжение, высокие динамические характеристики за счет низкой инерции, обмотки с низкой индуктивностью, света и компактный, точный контроль скорости, простой в управлении благодаря линейным характеристикам.
| Отлично подходят для работы радара, крана, лебедки или других поворотов. 6 Вольт 60 об / мин Это тот же мотор-редуктор, который используется в нашей рабочей лебедке. Выступлю в роли прямой замены. Размеры: $ 12.95 |
Современный подвесной мотор для открытых лодок, таких как Forelle, или других типов моделей, таких как спасательные лодки и надувные лодки длиной до 35 см.Электродвигатель имеет кожух для защиты от воды, и система может работать с сервоприводом или использоваться в фиксированном положении, определяемом храповым механизмом. Поставляется в полностью собранном виде, как показано на рисунке. $ 19.95 |
| Идеально подходит для небольшие модели с пропеллерами диаметром от 1/2 до 1-1 / 2 дюйма. Коробку передач можно снять для использования с прямым приводом. 6 В $ 39.95 |
| Этот высококачественный двигатель поставляется с креплением двигателя и шумоподавляющими конденсаторами. Технические характеристики: $ 22,95 |
| Этот миниатюрный редуктор изготовлен из стали и латуни с латунными шестернями и установлен на стальном кронштейне толщиной 1 мм. Он включает в себя высококачественный трехполюсный двигатель 500 с подшипниками из спеченной бронзы. Дизайн и конструкция устройства позволяют использовать его с гребными винтами диаметром до 3 дюймов. Общая длина: 4 дюйма Четыре варианта передачи: $ 46,95 |
6-12 В 54,95 $ |
Максимальная частота вращения: 5167 49.95 $ |
| Для строителей, которым нравятся большие буксиры и торговые суда, требующие больших опор и большого крутящего момента. Двигатель типоразмера 800 сочетается со сложной системой понижения оборотов привода с зубчатым ремнем. Этот агрегат производит 2460 об / мин при напряжении 12 вольт с повышенным крутящим моментом в 2,1 раза и снижением скорости на 2,1: 1. Поставляется с инструкциями по сборке и монтажу. Технические характеристики: $ 99,00 |
| Уменьшает возможный разряд статического электричества от двигателей, влияющий на прием радиопередачи. Комплект из 3-х конденсаторов со схемой инструкции. Скачать и распечатать инструкцию $ 2.25 |
| Практичный привод для крепления к задней части фюзеляжа модели. Опора: 42 мм Общая высота: 76 мм Вал: 4 мм $ 19.95 |
Sandy Munro Подробная информация Электродвигатели Tesla Model Y
Они выглядят очень похоже, и они похожи снизу. Однако, когда дело касается Model Y и Model 3, есть несколько заметных различий.Как сообщалось ранее, одним из них является переход с eAC на тепловой насос. В этом выпуске Munro Live эксперт по разборке Сэнди Манро показывает нам электродвигатели модели Y Performance с улучшенной производительностью. Асинхронный двигатель спереди отличается от постоянного двигателя на задней оси, хотя оба имеют одинаковые масляные фильтры и сквиртеры для охлаждения двигателей.Асинхронный двигатель означает, что магнитное поле индуцируется в роторе вращающимся магнитным полем в статоре.Как следует из названия, это поле всегда присутствует в двигателе с постоянными магнитами. Хотя электродвигатели асинхронного типа дешевле, они не так эффективны, как двигатели с постоянными магнитами, при низких оборотах в минуту.
Это был 2019 год, когда и Model S, и Model X переключили один из своих двигателей с индукционного на постоянный магнит, изменение, которое стало возможным благодаря развитию, которое вошло в Model 3. Но в отличие от 3 и Y, S и X с опцией двойного двигателя имеют PM спереди, а не сзади.
Возвращаясь к модели Y Performance с обновлением Performance Upgrade, единственный и неповторимый Сэнди подчеркивает, что Tesla разработала раздаточную коробку со смещением для задней оси в отличие от линейной конструкции Jaguar I-Pace.
Сэнди говорит, что «мне это выглядит так же хорошо, как и то, что есть на Jaguar [I-Pace]», , что явно не очень хорошо для раздаточной коробки Model Y. Сказав это, Model Y сейчас недоступен с задним приводом.
Начиная с 48000 долларов, поставки Model Y Long Range с задним приводом начнутся раньше, чем ожидалось, поскольку Fremont готовится к производству на фоне падения спроса, вызванного пандемией коронавируса и экономическим спадом. Стандартный диапазон стоимостью 39000 долларов с задним приводом указан как «начало 2021 года» на веб-сайте автопроизводителя в США.
Простые электродвигатели | Отмеченные наградами научные проекты
На этом сайте представлены новые идеи простых в сборке электродвигателей, первоначально разработанные Стэном Позмантиром для его проекта, получившего главный приз на научной выставке.
На этом сайте вы найдете:
- Настоящие бесщеточные двигатели постоянного тока, основанные на различных физических принципах — быстрые, мощные и отлично подходят для научных экспериментов.
- Подробная пошаговая инструкция по сборке (с иллюстрациями).
- Простое объяснение того, как работают эти двигатели, и важная информация для исследования проекта — от новичка до продвинутого уровня.
- 17 различных простых моторных комплектов для всех возрастов и уровней образования.
- Простые электрические генераторы и инструменты для измерения скорости двигателя.
От изобретателей первого в истории комплекта двигателя с герконовым переключателем (© Simple Motors, 1999) — самого простого в изготовлении электрического двигателя (и понимания его работы!)
Мотор галереи
Вернуться к галерее
Простые в сборке наборы QuikLock ™
Оригинальные комплекты бесщеточных двигателей
Простые двигатели менее чем за 5 долларов
Экспериментируйте со своим мотором!
Комплект № 11 — Базовый комплект двигателя герконового переключателя
Это самый простой комплект мотора, который можно собрать за 30 минут!
Несмотря на свою простоту, это идеальный обучающий инструмент, позволяющий сделать первые шаги в удивительный мир электричества и магнетизма.
Эффективная конструкция (частота вращения до 2100 об / мин) гарантирует постоянную работу этого двигателя.
Много удовольствия на долгие годы!
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект № 12 — Базовый комплект для быстрой сборки
То же, что и комплект № 11, с дополнительными функциями:
- Использует сильные неодимовые магниты, закрепленные предохранительным кольцом.
- Включает предварительно намотанный электромагнит.
- Время сборки менее 20 мин!
- Без грязного клея.Инструменты не требуются.
- Быстро (более 2500 об / мин на 1,5 В) и надежно.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект № 13 — Расширенный комплект двигателя
В дополнение ко всем характеристикам базового двигателя в этот комплект входят дополнительные детали:
- Регулировка скорости, позволяющая изменять скорость двигателя от полной остановки до максимальной (до 6000 об / мин).
- Детали второго ротора и дополнительные магниты для экспериментов с роторами с 2 и 4 магнитами.
Множество возможностей для экспериментов!
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект № 14 — Расширенный комплект для быстрой сборки
То же, что и комплект № 13, с дополнительными функциями:
- Использует сильные неодимовые магниты, закрепленные предохранительным кольцом.
- Включает предварительно намотанный электромагнит.
- Время сборки менее 30 мин!
- Без грязного клея. Инструменты не требуются.
- Это самый быстрый мотор (до 7000 об / мин на 6 Вольт)!
Видео на YouTube
МоторыQuikLock ™ не являются продуктами Lego®, даже если они содержат оригинальные и модифицированные кирпичи и пластины Lego®.Мы оставляем за собой право использовать другие материалы в будущем. Все гарантии предоставляются Simple Motors. LEGO® является товарным знаком группы компаний LEGO, которая не спонсирует, не разрешает и не поддерживает эти продукты.
Вернуться к галерее
Комплект № 4 — Оригинальный двигатель герконового переключателя
Оригинальный мотор с герконом — наш самый популярный комплект в 1999-2013 годах!
Позволяет экспериментировать с 4 различными напряжениями: 1,5, 3, 4,5 и 6 вольт.
Скорость до 3000 об / мин.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект № 5 — Двигатель с транзисторным управлением
Двигатель геркона с транзисторным управлением, который увеличивает срок службы геркона.
Легко собрать, но требует пайки.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект № 6 — Двигатель на ИС на эффекте Холла
Двигатель, использующий ИС на эффекте Холла в качестве датчика. Это наша простая версия обычного промышленного бесщеточного двигателя.
Это быстрый, тихий и самый надежный мотор, который может работать годами!
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект № 7 — Двигатель с оптическим управлением
Двигатель, использующий оптический прерыватель в качестве датчика.
Тихий, надежный, но немного более медленный двигатель (типичная скорость до 2000 об / мин).
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект № 15
Это наша версия известного простого мотора, дающая возможность поэкспериментировать с ним.
- Вы можете создать одну из четырех конфигураций с одним или двумя магнитами, расположенными сверху, снизу или по бокам.
- Экспериментируйте с 4 различными напряжениями: 1,5, 3, 4,5 и 6 вольт.
- Провода достаточно, чтобы поэкспериментировать с катушками разного размера.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект # 16
Другой вариант простого двигателя с вращающейся катушкой в магнитном поле, предназначенный для этих экспериментов:
- Сравните керамический магнит обычного качества с сильным неодимовым магнитом (марка N50).
- Легко изменить расстояние между магнитом и катушкой.
- Сделайте катушки из проволоки разного размера.
Клей не грязный. Инструменты не требуются.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект № 17
Простой щеточный мотор всего за 4,99 доллара за штуку!
Продается в наборах по 10 штук.
Купите 2 набора или более и получите бесплатную приставку для измерения оборотов — ваши ученики смогут сравнивать скорость своих двигателей.
Купите 4 комплекта и дополнительно получите комплект QuikLock № 12 для быстрой сборки!
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Инструменты для измерения об / мин
Простое недорогое приспособление для измерения скорости любого обычного двигателя, в котором катушка с проволокой вращается в статическом магнитном поле.
Настоятельно рекомендуется для групп студентов — они любят сравнивать свои моторы!
Подключается к частотомеру; если у вас его нет, вы можете рассмотреть комплект для измерения оборотов № 2.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Универсальные комплекты № 8 и № 9
Комплекты «все-в-одном» включают все детали, необходимые для сборки 4-х бесщеточных двигателей:
- Простой двигатель геркона
- Геркон двигателя с транзистором
- Двигатель на ИС на эффекте Холла
- Двигатель с оптическим управлением.
С более простым комплектом № 8 вы можете строить по одному двигателю за раз.
Комплект № 9 (показан выше) позволяет легко переключаться между различными конфигурациями двигателя.Это продвинутый комплект.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Простой генераторный комплект
Большинство электродвигателей, построенных из наших комплектов, достаточно мощны, чтобы вращать прецизионный промышленный двигатель, который может генерировать достаточно энергии, чтобы зажечь сверхяркий светодиод.
Добавление простого генератора к вашему двигателю — лучший способ продемонстрировать, как электрическая энергия преобразуется в механическую, а затем обратно в электрическую.
Это также полезный инструмент для измерения и расчета крутящего момента и КПД вашего двигателя.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Комплект солнечных панелей
Если вы ищете проект в области возобновляемой энергии — модуль солнечной энергии станет прекрасным дополнением к вашему моторному комплекту!
Эта мощная солнечная панель 1,6 Вт может быть добавлена в моторные комплекты №№ 1–9, 13–14.
Он обеспечивает достаточную мощность для работы двигателей под прямыми солнечными лучами. Солнечная панель также может заряжать батареи.
В этот комплект добавлен главный выключатель питания.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Измерение скорости двигателя
Усовершенствованный мультиметр и насадка в сборе для измерения скорости двигателя в реальном времени.
Работает на всех бесщеточных двигателях, представленных на нашем сайте.
Инструмент измерения частоты вращения основан на измерении частоты. Если у вас уже есть мультиметр, который может измерять частоту в Гц, вас может заинтересовать недорогая автономная приставка для измерения частоты вращения.
Видео на YouTube
Вернуться к галерее
Анализ конструкции электродвигателя и генератора с помощью COMSOL®
В этом сообщении блога мы исследуем 12-контактный 10-полюсный двигатель с постоянными магнитами (PM), смоделированный в программном обеспечении COMSOL Multiphysics® и модуле AC / DC.Машина в этом примере служит типичным примером вращающегося устройства и имеет внешний диаметр 35 мм и осевую длину 80 мм. С небольшими изменениями входных условий та же модель может стать двигателем или генератором. В следующих статьях блога мы подробно остановимся на каждом из обсуждаемых здесь аспектов дизайна.
Это первая запись в блоге из серии, в которой обсуждается, как получить представление о некоторых аспектах проектирования вращающихся машин с использованием возможностей моделирования и постобработки программного обеспечения COMSOL Multiphysics®.Часть 2 посвящена вычислению потерь, температуры и эффективности электродвигателей.
Электродвигатели и конструкции генераторов: установка модели
В двигателе с постоянными магнитами магнитные поля от ротора вращаются синхронно с магнитными полями, создаваемыми токами статора. Взаимодействие магнитных полей ротора и статора создает чистый крутящий момент, который позволяет двигателю преобразовывать токи обмоток в механическую энергию. Вследствие синхронного характера возбуждения в двигателе с постоянными магнитами на мгновенный крутящий момент сильно влияет угловое положение ротора, поскольку положение синхронизируется с токами статора.Это отличается от асинхронных машин, где обмотки статора индуцируют магнитные поля ротора в зависимости от отставания в скорости между ротором и статором (отсюда и его популярное название, индукционная машина , ).
Схема модели машины с постоянным магнитом.
Возбуждение катушки будет иметь вид: I = I_m cos (\ kappa \ alpha + \ phi), где I_m — пиковый ток, \ kappa — коэффициент масштабирования, зависящий от количества полюсов, \ alpha — угол ротора, \ phi — фазовый угол.{\ circ} / N_p}, где N_p — количество полюсов ротора. Знаменатель дает угловой размах одного полюса ротора.
Исследование и оптимизация распределения магнитного поля
Распределение магнитного поля является очень важным фактором при проектировании электрических машин. В синхронно вращающихся машинах ключевым параметром для исследования индуцированных напряжений является пространственное распределение потока в воздушном зазоре (поток, передаваемый между ротором и статором). Напряжение фазы статора будет синусоидальным только в том случае, если радиальный магнитный поток имеет синусоидальное распределение по периферии ротора.Эта пространственная форма волны также называется волной магнитодвижущей силы (МДС) воздушного зазора. Если волна MMF несинусоидальна, в индуцированное напряжение вводятся гармоники более высокого порядка.
В этой модели, чтобы получить волну MMF воздушного зазора, мы оцениваем радиальную составляющую плотности магнитного потока вдоль границы сплошности. По мере вращения ротора мы можем наблюдать, как волна MMF развивается с течением времени. Просто осмотрев, мы можем понять, что индуцированное напряжение не будет идеально синусоидальным.В следующей серии блогов мы объясним, как получить пространственные и временные преобразования Фурье магнитного потока в воздушном зазоре и как связать их с конкатенированным потоком и гармоническим искажением напряжения.
Слева: изменение плотности магнитного потока при вращении ротора. Справа: развитие волны MMF в воздушном зазоре при вращении ротора.
Исследование и оптимизация механического крутящего момента
Существует несколько способов возбуждения обмоток статора для конкретной комбинации паз / полюс двигателя с постоянными магнитами.Схема, показанная на схеме модели машины с постоянными магнитами (первый рисунок в сообщении в блоге), является одним из способов управления 12-контактным 10-полюсным двигателем с постоянными магнитами. Возбуждение обмотки статора (или начальное положение ротора) необходимо отрегулировать так, чтобы к ротору прилагался максимальный крутящий момент. Для этого ротору придается начальное угловое смещение. Угол ротора \ alpha изменяется в пределах углового диапазона одного магнита ротора, и вычисляется средний крутящий момент. В качестве начального положения ротора выбрано значение начального углового смещения, соответствующее максимальному среднему крутящему моменту.Таким образом, становится легче визуализировать, какое относительное положение статора и ротора создает максимальный крутящий момент.
В представленном здесь случае наблюдаются два максимума:
- Положительный максимум, который будет соответствовать вращению против часовой стрелки — после применения правильной последовательности фаз.
- Отрицательный максимум, который приведет к вращению по часовой стрелке (также здесь, после точной настройки последовательности фаз)
Кривая крутящего момента ротора, приведенная в следующем разделе, соответствует положительному максимуму кривой среднего крутящего момента ротора.{\ circ}).
Исследование и оптимизация использования железа и потерь
Используя график плотности магнитного потока, мы можем исследовать распределение плотности магнитного потока в железном сердечнике. В некоторых частях геометрии ярмо может образовывать узкое место, которое может подтолкнуть значение плотности магнитного потока к области насыщения кривой B-H. В других случаях он достаточно широкий, чтобы создавать области с низкой напряженностью поля. Когда определенная часть ярма постоянно показывает слабое поле, эта часть недостаточно используется для создания крутящего момента.{\ circ}, как получено из кривой среднего крутящего момента в предыдущем разделе. Как видно из графиков и кривой крутящего момента ниже, использование чугуна оптимально, когда толщина чугуна составляет около 2 мм: переход менее 2 мм отрицательно повлияет на крутящий момент, а увеличение количества добавит ненужный материал. — и поэтому; вес, а стоимость — к мотору.
Распределение плотности магнитного потока для различных значений толщины железа. Слева: 1 мм. Центр: 2 мм.Справа: 3 мм.
Изменение формы кривой крутящего момента ротора в зависимости от толщины железа.
Но это еще не все: при определении толщины железа необходимо учитывать дополнительные факторы, такие как механическая прочность, резистивные и магнитные потери. При исследовании плотности магнитного потока и крутящего момента можно также оценить влияние различной толщины железа на потери в стали. Начиная с версии COMSOL Multiphysics 5.6, имеется встроенная функция расчета потерь , позволяющая легко оценить потери в меди и в стали с помощью уравнения Steinmetz , формулировки Bertotti или пользовательской модели потерь.В следующих статьях блога мы продолжим обсуждать мультифизические аспекты моделирования вращающихся машин, такие как расчет эффективности, оценка повышения температуры, анализ вибрации и исследование шума.
Распределение потерь в стали для различных значений толщины железа. Слева: 1 мм. Центр: 2 мм. Справа: 3 мм.
Сводка
Мы обсудили использование некоторых функций COMSOL Multiphysics и модуля AC / DC, чтобы легко понять некоторые аспекты конструкции вращающихся машин.Мы видели, как линейный график радиальной плотности магнитного потока в воздушном зазоре показывает нам, будет ли индуцированное напряжение синусоидальным. Используя COMSOL Multiphysics, можно использовать параметр Parametric Sweep для определения начального угла ротора, который будет обеспечивать максимальный крутящий момент ротора. Поверхностный график плотности магнитного потока в машине позволяет визуально определить, оптимально ли использование чугуна для эффективного производства крутящего момента. Влияние толщины железа на потери в стали также можно наблюдать с помощью встроенных моделей потерь, предлагаемых COMSOL Multiphysics.
Этот первый пост в блоге из серии показывает, как мощные возможности моделирования и постобработки COMSOL Multiphysics могут быть использованы для получения ценной информации о конструкции вращающихся машин. В следующих статьях блога будут подробно обсуждаться методы расчета крутящего момента, расчет эффективности, анализ потерь в стали и тепловых характеристик, а также проверка вибрации и шума двигателя. Будьте на связи!
Попробуйте сами
Попробуйте смоделировать обсуждаемый здесь электродвигатель, нажав кнопку ниже:
Как сделать двигатель постоянного тока
Как построить простой электродвигатель
- Чтобы сделать пучок, несколько раз оберните концы проволоки вокруг петель, чтобы они удерживались на месте.Расположите концы так, чтобы они находились прямо напротив друг друга и выходили по прямой линии с обеих сторон пучка, чтобы образовалась ось. То, что вы только что сделали, называется арматурой .
- Удерживайте сделанный пучок проводов так, чтобы он лежал ровно у стены, а не к столу, и раскрасьте верхнюю сторону каждого конца провода с помощью маркера. Оставьте нижнюю сторону каждого провода оголенной.
- Осторожно согните каждую скрепку, образуя небольшую петлю, обернув один конец вокруг небольшого предмета, например карандаша или ручки.При желании вместо скрепки можно использовать толстую проволоку и плоскогубцы. Будьте осторожны при использовании плоскогубцев.
- Если вы используете держатель батареи, прикрепите скрепку с обеих сторон и вставьте батарею. Если у вас нет держателя батареи, плотно оберните резинку по всей длине батареи. Вставьте скрепки так, чтобы каждая из них касалась одного из контактов, и они надежно удерживались резинкой. Прикрепите изогнутую сторону батареи к столу или другой плоской поверхности с помощью глины или липкой ленты.
- Установите один неодимовый магнит на верхнюю часть батареи в центре. Поместите якорь в петли для скрепок так, чтобы блестящая неокрашенная сторона касалась скрепок. Убедитесь, что он не касается магнита.
- Если ваш двигатель не запускается сразу, попробуйте запустить его, покрутив жгут проводов. Поскольку мотор вращается только в одном направлении, попробуйте вращать его в обоих направлениях.
- Если ваш двигатель по-прежнему не работает, убедитесь, что канцелярские скрепки надежно прикреплены к клеммам аккумулятора.Вам также может потребоваться отрегулировать изолированный провод так, чтобы оба конца были прямыми, а жгут, который вы сделали, был аккуратным, с концами проводов прямо напротив друг друга.
- Пока двигатель вращается, удерживайте другой магнит над якорем. Что происходит, когда вы приближаете его? Переверните магнит и попробуйте еще раз, чтобы увидеть, что произойдет.
Что случилось:
Якорь — это временный магнит, получающий свою силу от электрического тока в батарее. Неодимовый магнит является постоянным, что означает, что он всегда будет иметь два полюса и не может потерять свою силу.
Эти две силы — электричество и магнетизм — работают вместе, чтобы вращать двигатель. Полюса постоянного магнита отталкивают полюса временного магнита, заставляя якорь повернуться на пол-оборота. Через пол-оборота изолированная сторона провода (часть, которую вы закрасили перманентным маркером) соприкасается со скрепками, останавливая электрический ток. Сила тяжести завершает поворот якоря до тех пор, пока голая сторона снова не соприкоснется, и процесс начнется заново.
Созданный вами двигатель использует постоянный ток для вращения якоря.Магнитная сила может течь только в одном направлении, поэтому двигатель вращается только в одном направлении. Переменный или переменный ток использует тот же принцип потока электронов, но полюс вращается, а не в одном месте. Двигатели переменного тока часто бывают более сложными, чем двигатели постоянного тока, например, тот простой, который вы смогли сделать. В отличие от фиксированного двигателя постоянного тока, двигатели переменного тока могут переключать направление вращения.
(Сделанный вами двигатель постоянного тока может вращаться только в одном направлении, потому что его направление определяется полюсами постоянного магнита.Если вы перевернете магнит так, чтобы другой полюс был направлен вверх, это изменит направление вращения двигателя.)
Когда вы держали второй магнит над верхом якоря, он либо останавливался, либо заставлял двигатель вращаться быстрее. Если он остановился, это потому, что полюс находился в направлении, противоположном первому магниту, в некотором смысле компенсируя вращение якоря. Если он движется быстрее, одинаковые полюса первого и второго магнитов, которые отталкиваются друг от друга, вращают якорь быстрее, чем при использовании только одного магнита.
Строим больше, двигатели быстрее
Поэкспериментируйте с батареями более высокого напряжения, а также с более мощными магнитами. Вы также можете попробовать использовать керамические магниты. Один из вариантов, который, как мы обнаружили, работал хорошо, заключался в установке якоря на 4 керамических кольцевых магнита и подключении поддерживающих скрепок к батарее на 6 В.
Вы также можете попробовать увеличить размер якоря и количество катушек, чтобы сделать электромагнит более сильным. Будьте очень осторожны при использовании аккумуляторов с более высоким напряжением и оголенных проводов.Схема может выделять достаточно тепла, чтобы вызвать ожог, если провод удерживать слишком долго.
Больше проектов по науке об электричестве:
Эти эксперименты идеально подходят для проектов научной ярмарки или для продолжения изучения электричества и магнетизма в домашних условиях.
Моторы, моторы, везде!
Без моторов ваш дом был бы без электричества! Двигатели переменного тока необходимы для генераторов электростанций, которые снабжают нас электричеством.
Многие небольшие моторы можно найти в автомобилях для электрических стеклоподъемников, обогревателей, вентиляторов охлаждения и дворников.
