Как да направите електрически двигател със собствените си ръце, колекционерски модели, характеристики, инструкции за изграждане

Предишна

Съдържание:

  • Защо колекторните двигатели често се използват в ежедневието
  • Характеристики на работа на колекторни двигатели
  • Конструкцията на колекторния двигател и връзката му със загубите

Нека разгледаме някои аспекти на строителството. Не обещаваме да направим вечен двигател, като този, който се приписва на авторството на Tesla, но все пак ще ви кажем нещо интересно. Освен това няма да притесняваме читателите с различни кламери и батерии, а вместо това предлагаме да поговорим за това как можете да адаптирате вече съществуващ двигател към вашите цели. Известно е, че има много конструкции и всички те се използват някъде, но съвременната литература оставя такива основни основи. Затова проучихме учебника от миналия век по темата как да направим електрически двигател със собствените си ръце и сега предлагаме да се потопим в такива знания, които формират основата за всеки специалист.

Защо колекторните двигатели често се използват в ежедневието

Колекторен тип двигател

Ако вземете една фаза на 220V, тогава принципът на работа на електрическия мотор на колектора ви позволява да направите устройства 2-3 пъти по-малко масивни, отколкото биха били при използване на асинхронен дизайн. Това е много важно при производството на такива устройства като ръчни пасатори, миксери от различни видове и дори месомелачки. Но освен всичко друго, асинхронен двигател е трудно да се ускори над 3000 оборота в минута, докато за колекторните двигатели такова ограничение няма. И това ги прави подходящи само за изпълнение на дизайни на центробежни сокоизстисквачки, да не говорим за прахосмукачки, където скоростта често не е ни най-малко по-ниска.

И въпросът как да направите регулатор на скоростта на електрическия мотор изчезва. Задачата е решена отдавна чрез прекъсване на част от цикъла на синусоидата на напрежението. Това става възможно, тъй като колекторният двигател не прави разлика дали се захранва от променлива илипостоянен ток. В първия случай характеристиките падат, но това се примирява с оглед на очевидните ползи. Ето защо електродвигателят от колекторен тип работи както в пералнята, така и в съдомиялната. Въпреки че там скоростите са много различни. (Вижте също: Как да направите удължителен кабел със собствените си ръце)

Много лесно се получава реверс. За да направите това, просто сменете полярността на напрежението на една от намотките (ако и двете се докоснат, посоката на въртене ще остане същата). Друг е въпросът как се прави двигател, който има толкова много компоненти. Ще поговорим малко по тази тема, въпреки че е малко вероятно някой да успее да направи колектор със собствените си ръце, но е напълно възможно да го навиете отново и да вземете статор. Веднага трябва да се отбележи, че скоростта на въртене зависи от броя на секциите на ротора (както и от амплитудата на напрежението). Докато статорът има само два полюса.

И накрая, когато се използва този дизайн, е възможно да се създаде универсално устройство. Мотора работи безпроблемно на променлив и постоянен ток. Просто се прави кран върху намотката и при включване от изправено напрежение се активират всички завъртания, а при синусоида само част от тях. Това ви позволява да запазите номиналните параметри. Не бихме казали, че ще бъде проста задача да направите примитивен електродвигател от колекторен тип, но можете напълно да настроите параметрите според вашите нужди. И това е голяма работа, защото едва ли сме се захващали с такава задача да видим как медна спирала се върти около AAA батерия.

Характеристики на работа на колекторни двигатели

Колекторният двигател обикновено няма много полюси на статора. По-точно те са две - северна и южна. За разлика от асинхронните двигатели, тук магнитното поле не се върти. Вместо това позицията на полюсите се променя наротор Това състояние на нещата се осигурява от факта, че четките постепенно се движат по секциите на медния барабан. Специалното навиване на намотките осигурява правилно разпределение. Полюсите сякаш се плъзгат около кръга на ротора, като го тласкат в правилната посока.

Ето защо, за да се осигури обратен режим, е достатъчно да се промени полярността на захранването на всяка намотка. В този случай роторът се нарича котва, а статорът се нарича възбудител. Цялата красота се крие във факта, че тези вериги могат да се включват както паралелно една с друга, така и последователно. И това значително ще промени характеристиките на устройството. Всичко това се описва с така наречените механични характеристики, вижте коя снимка за да имате представа за какво иде реч. Графиките за два случая са показани доста условно тук:

електрически

График на промени в характеристиките на устройството

  • Когато възбудителят (статорът) и котвата (роторът) на колекторния двигател се захранват с постоянен ток паралелно, неговите механични характеристики са почти хоризонтални. Това означава, че при промяна на натоварването на вала номиналната честота на въртене на вала практически се запазва. Това се използва при обработващи машини, където промяната в оборотите няма да повлияе по най-добрия начин на качеството. В резултат на това детайлът се върти, когато го докоснете с нож, толкова бързо, колкото и в началото. Но ако възпрепятстващият момент се увеличи много, тогава движението се разпада. Двигателят спира. За нас от всичко това трябва да се направи следното: ако искате да използвате двигателя от прахосмукачка, за да създадете металообработваща (стругова) машина, тогава намотките трябва да бъдат свързани паралелно. Тъй като в домакинските уреди доминира друг тип включване. Но не беше направено просто така. Когато намотките се захранват паралелно с променлив ток, се образува твърде голямо индуктивно съпротивление. Следователно тази техника трябва да се използва с повишено внимание.
  • Припоследователно захранване на ротора и статора в колекторния двигател има магическо свойство - голям въртящ момент в началото. Това качество се използва активно за stragivaniya трамваи, тролейбуси и, най-вероятно, електрически влакове. Основното е, че когато натоварването се увеличи, оборотите не спират. Но ако стартирате колекторния двигател на празен ход в този режим, скоростта на въртене на вала ще се увеличи безкрайно. Ако мощността е малка - десетки W - няма за какво да се притеснявате: силата на триене на лагерите и четките, както и увеличаването на индукцията на токове и феноменът на повторно намагнитване на сърцевината заедно инхибират увеличаването с някои стойност. Но в случай на индустриални агрегати или същата прахосмукачка, когато двигателят й е изваден от корпуса, увеличаването на скоростта е като лавина. В този случай центробежната сила е толкова голяма, че натоварванията могат да счупят котвата. Бъдете внимателни, когато стартирате колекторни двигатели с последователно възбуждане.

    • Колекторните двигатели с паралелно включване на статорни и роторни намотки са напълно податливи на регулиране. Благодарение на въвеждането на реостат във веригата на възбудителя е възможно значително да се повишат оборотите. И ако същият е прикрепен към клона на котвата, тогава въртенето, напротив, ще се забави. Това се използва широко в инженерството за получаване на желаните характеристики.

    Конструкцията на колекторния двигател и връзката му със загубите

    При проектирането на колекторни двигатели е необходимо да се вземе предвид известна информация, свързана със загубите. В този случай те са три вида:

    • Обичайно е топлинните загуби по време на движението на токове в проводниците да се наричат ​​електрически. За да се намали тази стойност, всички намотки са направени от мед, която има най-ниското специфично съпротивление от всички налични материали. Разбира се, би било по-добре да вземете сребро, а златото е напълно добре, но това би било твърде многоскъпа. Топлинните загуби също зависят от напречното сечение. Ето защо е невъзможно да се избере твърде малка дебелина на проводниците. От тази гледна точка се ограничава до разсейваната мощност, която не трябва да бъде по-малка от реално наличната в двигателя. В противен случай намотката ще изгори. От друга страна, твърде дебелите медни проводници не само биха направили двигателя обемист и тежък, но и биха го оскъпили. Можем да направим важно допълнение към този въпрос: никой двигател не трябва да бъде без средства за защита. Това могат да бъдат различни термични предпазители или релета. Те могат да бъдат намерени в свободна продажба. И стойностите на задействане трябва да са под температурата на изгаряне на намотката (изолацията). Обикновено се вземат около 135 градуса по Целзий. Техническите данни за граничните температури на проводниците са дадени в техните характеристики (информационен лист).

      Колекционери

    • В сърцевината на котвата възникват магнитни загуби. Изглежда логично да се направи от стомана, но това е неприемливо. Изработена е от изолирани една от друга плочи. Точно като сърцевината на трансформатор. В противен случай металът, въртящ се в магнитното поле на статора, ще стане подобен на индукционна кухненска плоча. Листовете са разделени от слой лак. Освен това се използва специална електротехническа стомана с високо съдържание на силиций. Това води до увеличаване на специфичното съпротивление на материала, което води до намаляване на стойностите на вихровите токове. И накрая, стоманата трябва да е мека и специално обработена, за да се намали остатъчният магнетизъм. Ако двигателят работи с постоянен ток, тогава тялото и статорът му могат да бъдат направени от твърди метални парчета. Но когато работата идва от мрежа 220V или 380V, всички съседни части са направени от листове с разделяне слой по слой с помощта на лак.
    • Механичните загуби вече бяха споменати по-горе. Те могат да служат не само като паразитен ефект,но и за защита на колекторния двигател с ниска мощност с последователно възбуждане от повреда. Благодарение на това, че оборотите няма да надвишават ограничението на скоростта.

    Обикновено колекторният двигател се захранва с променлив ток и намотките се включват последователно. Защото в противен случай индуктивното съпротивление е твърде голямо. (Вижте също: Как да направите лампа със собствените си ръце)

    Към казаното може да се добави, че индуктивното съпротивление на намотките играе ролята на колекторен двигател при захранване с променлив ток. Ето защо при същото работно напрежение честотата на въртене ще намалее. Освен това полюсите на статора и кутията ще трябва да бъдат по някакъв начин защитени от магнитни загуби. Необходимостта от това може да се провери чрез прост експеримент: захранване на колекторен двигател с ниска мощност от батерия. Тялото му ще остане студено. Но ако сега приложите променлив ток със същата ефективна стойност (т.е. според тестера), картината ще се промени. Сега корпусът на колекторния двигател ще започне да се нагрява.

    Скица на статорния възел в напречно сечение и отстрани

    Ето защо дори се опитват да сглобят корпуса от листове електрическа стомана. Занитване или залепване с помощта на BF-2 или негови аналози. И накрая, нека допълним това с още едно твърдение: буквите се въвеждат в напречно сечение. Много често статорът се сглобява според скицата, показана на фигурата. В този случай намотката се навива отделно според модела, след което се изолира и поставя на мястото си. Това спомага за опростяване на монтажа. Що се отнася до техниките, най-лесно би било да режете стомана на плазмена машина и е по-добре да не мислите колко ще струва.

    Най-лесно е да намерите (на сметище, в гараж и т.н.) готова форма за сглобяване. И след това навийте намотки от медна жица с лакова изолация под нея. За това умишлено диаметъртрябва да е повече Първо, готовата намотка се изтегля върху една проекция на сърцевината, след това върху друга. След това жицата се притиска така, че в краищата да остане малка въздушна междина. Смята се, че не е критично. За да може всичко това да се задържи, на двете крайни плочи се изрязват остри ъгли, а останалата част от средата се огъва навън, притискайки краищата на намотката отвън. Това ще помогне за сглобяването на двигателя, както е обичайно да се прави във фабриките.

    Много често (особено в блендери) можете да намерите отворено ядро ​​на статора. Не изкривява формата на магнитното поле. Но тъй като има само един полюс, не е нужно да очаквате специална мощност в този случай. Формата на сърцевината наподобява буквата P, между краката на която се върти ротор в магнитно поле. Под него се правят кръгли слотове на правилните места. Всеки може сам да сглоби подобен статор от стар трансформатор. По-лесно е, отколкото да направите електрически мотор със собствените си ръце от нулата.

    Сърцевината в точката на навиване е изолирана от стоманена втулка, а отстрани от диелектрични фланци, които могат да бъдат изрязани от всяка подходяща пластмаса.

    Следваща

    Прочетете също: