Základem činnosti elektromotoru, stejnosměrného i střídavého proudu, je síla Ampér. Pokud nechápete, jak to dopadne, pak nebude nikdy nic jasné.
P.S. Ve skutečnosti existuje vektorový součin a diferenciály, ale to jsou detaily a máme zjednodušený speciální případ.
Směr ampérové síly je určen pravidlem levé ruky.
V duchu položte levou dlaň na horní postavu a zjistěte směr sil Ampere. Je to jako natahování rámu proudem v poloze, jak je znázorněno na obr.1. A nikde se nic nebude točit, rám je v rovnováze, stabilní.
A pokud se rám s proudem otočí jinak, stane se toto:
Zde již není rovnováha; Ampérova síla otočí protilehlé stěny, takže se rám začne otáčet. Objeví se mechanické otáčení. To je základ elektromotoru, samotná podstata, pak už jen detaily.
Co teď udělá rám s proudem na obr. 3? Pokud je systém ideální, bez tření, pak bude zjevně kolísání. Je-li přítomno tření, pak oscilace postupně odezní, smyčka s proudem se ustálí a stane se jako na obr. 1.
Potřebujeme ale konstantní rotaci a toho lze dosáhnout dvěma zásadně odlišnými způsoby a zde vzniká rozdíl mezi stejnosměrnými a elektromotory.
Metoda 1. Změňte směr proudu v rámci.
Tato metoda se používá u stejnosměrných motorů a jejich potomků.
Podívejme se na obrázky. Nechte náš motor bez napětí a rám s proudem je orientován nějak náhodně, například takto:
Obr.4.1 Náhodně umístěný rám
Náhodně umístěný rám je ovlivněn ampérovou silou a začne se otáčet.
Během pohybu rám dosahuje úhlu 90°. Moment (moment dvojice sil nebo momentu) je maximální.
A nyní se rám dostává do polohy, kde není žádný krouticí moment. A pokud nyní proud nevypnete, ampérová síla již rám zpomalí a na konci půlotočky se rám zastaví a začne se otáčet v opačném směru. Ale tohle nepotřebujeme.
Na obr. 3 proto provedeme záludný tah – změníme směr proudu v rámu.
A nyní, po překročení této polohy, se již rám s obráceným směrem proudu nezpomaluje, ale opět zrychluje.
A když se rám přiblíží k další rovnovážné poloze, opět změníme proud.
A rám opět pokračuje ve zrychlování tam, kde potřebujeme.
Takto se získá konstantní rotace. Krásná? Krásná. Stačí dvakrát za otáčku změnit směr proudu a je to.
A to dělá, tzn. zajišťuje změnu proudu speciální jednotka – kartáč-kolektor. V zásadě je to nastaveno takto:
Obrázek je jasný a bez vysvětlení. Rám drhne na jeden kontakt, pak na druhý a tak se mění proud.
Velmi důležitou vlastností sestavy kartáč-kolektor je její malý zdroj. Kvůli tření. Zde je například motor DPR-52-N1 – minimální doba provozu je 1000 hodin. Životnost moderních bezkomutátorových motorů je přitom více než 10000 40000 hodin a střídavých motorů (také chybí ovládací panel) více než XNUMX XNUMX hodin.
P.S. Kromě standardního stejnosměrného motoru (standardní prostředky s jednotkou kartáč-komutátor) existuje také jeho vývoj: bezkomutátorový stejnosměrný motor (BLDC) a ventilový motor.
BLDC se liší tím, že proud se tam mění elektronicky (tranzistory se zavírají a otevírají) a typ ventilu je ještě chladnější, také mění proud, řídí točivý moment. Obecně jsou BPDT s ventily srovnatelné co do složitosti s elektrickým pohonem, protože mají nejrůznější snímače polohy rotoru (například Hallovy snímače) a komplexní elektronický regulátor.
Rozdíl mezi BLDC motorem a spínacím motorem je ve formě zpětného EMF. U BLDC motoru je lichoběžník (hrubá změna), u ventilového motoru je sinusoida, což znamená plynulejší změnu.
V angličtině je BLDC BLDC a bezkomutátorový motor je PMSM.
Způsob 2. Magnetický tok rotuje, tzn. magnetické pole.
Rotující magnetické pole se získává pomocí střídavého třífázového proudu. Zde je stator.
A to znamená 3 fáze střídavého proudu.
Mezi nimi je zřejmě 120 stupňů, elektrických stupňů.
Tyto tři fáze jsou ve statoru uloženy speciálním způsobem tak, že jsou vůči sobě geometricky pootočeny o 120°.
A pak, když je dodáváno třífázové napájení, získá se rotující magnetické pole samo díky přidání magnetických toků ze tří vinutí.
Dále rotující magnetické pole „tlačí“ ampérovou silou na náš rám a ten se otáčí.
Ale i zde jsou rozdíly, dva různé způsoby.
Metoda 2a. Rám je poháněn (synchronní motor).
Na rám přivedeme napětí (konstantu), rám se nastaví podle magnetického pole. Pamatujete si obrázek 1 od úplného začátku? Tak se stává rám.
Ale magnetické pole, které zde máme, se otáčí, a ne jen tak visí. Co udělá rám? Bude se také otáčet podle magnetického pole.
Otáčejí se (rám a pole) se stejnou frekvencí nebo synchronně, proto se takové motory nazývají synchronní motory.
Způsob 2b. Rám není napájen (asynchronní motor).
Trik je v tom, že rám není napájen, není napájen vůbec. Jen je ten drát tak uzavřený.
Když začneme otáčet magnetickým polem, podle zákonů elektromagnetismu se v rámu indukuje proud. Z tohoto proudu a magnetického pole se získá síla Ampér. Ampérova síla však vznikne pouze tehdy, pokud se rám pohybuje vzhledem k magnetickému poli (známý příběh s Amperovými experimenty a jeho výlety do vedlejší místnosti).
Takže rám bude vždy zaostávat za magnetickým polem. A pak, když ho z nějakého důvodu náhle dohoní, zmizí sběrač z pole, zmizí proud, zmizí ampérová síla a zmizí úplně všechno. To znamená, že u asynchronního motoru rám vždy zaostává za polem a jejich frekvence znamená jinou, to znamená, že se točí asynchronně, proto se motor nazývá asynchronní.
Autor článku: Semjon Afanasyev
Doufám, že vám tento článek pomohl. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie doma a v práci » Pomoc začínajícím elektrikářům
