Примитивный электромоторчик

Содержание

Устройство и принцип работы электродвигателя

Примитивный электромоторчик

Электродвигатель – это электротехническое  устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Сегодня повсеместно применяются электромоторы в промышленности для привода различных станков и механизмов.

В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике, соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и т. п. Электродвигатели приводят в движение, подключенные к ней устройства и механизмы.

В этой статье Я расскажу о самых распространенных видах и принципах работы электрических двигателей переменного тока, широко используемых в гараже, в домашнем хозяйстве или мастерской.

Как работает электродвигатель

Двигатель работает на основе эффекта, обнаруженного Майклом Фарадеем еще в 1821 году. Он сделал открытие, что при взаимодействии электрического тока в проводнике и магнита может возникнуть непрерывное вращение.

Если в однородном магнитном поле расположить в вертикальном положении  рамку и пропустить по ней ток, тогда вокруг проводника возникнет электромагнитное поле, которое будет взаимодействовать с полюсами магнитов. От одного рамка будет отталкиваться, а к другому притягиваться.

В результате рамка повернется в горизонтальное положения, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент.

На рисунке это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.

В современных электродвигателях вместо постоянных магнитов для создания  магнитного поля используются катушки индуктивности или электромагниты. Если разобрать любой мотор, то Вы увидите намотанные витки проволоки, покрытой изоляционным лаком. Эти витки и есть электромагнит или как их еще называют обмотка возбуждения.

В быту же постоянные магниты используются в детских игрушках на батарейках.

В других же более мощных двигателях используются только электромагниты или обмотки. Вращающаяся часть с ними называется ротор, а неподвижная- статор.

Виды электродвигателей

Сегодня существуют довольно много электродвигателей разных конструкций и типов. Их можно разделить по типу электропитания:

  1. Переменного тока, работающие напрямую от электросети.
  2. Постоянного тока, которые работают от батареек, АКБ, блоков питания или других источников постоянного тока.

По принципу работы:

  1. Синхронные, в которых есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
  2. Асинхронные, самый простой и распространенный вид мотора. В них нет щеток и обмоток на роторе.

Синхронный мотор вращается синхронно с магнитным полем, которое его вращает, а у асинхронного ротор вращается медленнее вращающегося магнитного поля в статоре .

Принцип работы и устройство асинхронного электродвигателя

В корпусе асинхронного двигателя укладываются обмотки статора (для 380 Вольт их будет 3), которые создают вращающееся магнитное поле. Концы их для подключения выводятся на специальную клеммную колодку. Охлаждаются обмотки, благодаря вентилятору, установленному на вале в торце электродвигателя.

Ротор, являющиеся одним целым с валом, изготавливается из металлических стержней, которые замыкаются  между собой с обоих сторон, поэтому он и называется короткозамкнутым.
Благодаря такой конструкции отпадает необходимость в частом периодическом обслуживании и замене токоподающих щеток, многократно увеличивается надежность, долговечность и безотказность.

Как правило, основной причиной поломки асинхронного мотора является износ подшипников, в которых вращается вал.

Принцип работы. Для того что бы работал асинхронный двигатель необходимо, что бы ротор вращался медленнее электромагнитного поля статора, в результате чего наводится ЭДС (возникает электроток) в роторе.

Здесь важное условие, если бы ротор вращался с такой же скоростью как и магнитное поле, то в нем по закону электромагнитной индукции не наводилось бы ЭДС и, следовательно не было бы вращения.

Но в реальности, из-за трения подшипников или нагрузки на вал, ротор всегда будет вращаться медленнее.

Магнитные полюса постоянно вращаются в обмотках мотора, и постоянно меняется направление тока в роторе. В один момент времени, например направление токов в обмотках статора и ротора изображено схематично в виде крестиков (ток течет от нас) и точек (ток на нас). Вращающееся магнитное поле изображено изображено пунктиром.

Например, как работает циркулярная пила. Наибольшие обороты у нее без нагрузки. Но как только мы начинаем резать доску, скорость вращения уменьшается и одновременно с этим ротор начинает медленнее вращаться относительно электромагнитного поля и в нем по законам электротехники начинает наводится еще большей величины ЭДС.

Вырастает потребляемый ток мотором и он начинает работать на полной мощности. Если же нагрузка на вал будет столь велика, что его застопорит, то может возникнуть повреждение короткозамкнутого ротора из-за максимальной величины наводимой в нем ЭДС. Вот почему важно подбирать двигатель, подходящей мощности.

Если же взять большей, то неоправданными будут энергозатраты.

Скорость вращения ротора зависит от количества полюсов. При 2 полюсах скорость вращения будет равна скорости вращения магнитного поля, равного максимум 3000 оборотов в секунду при частоте сети 50 Гц. Что бы понизить скорость вдвое, необходимо увеличить количество полюсов в статоре до четырех.

Весомым недостатком асинхронных двигателей является то, что они подаются регулировке скорости вращения вала только при помощи изменения частоты электрического тока. А так не возможно добиться  постоянной частоты вращения вала.

Принцип работы и устройство синхронного электродвигателя переменного тока

Данный вид электродвигателя используется в быту там, где необходима постоянная скорость вращения, возможность ее регулировки, а так же если необходима скорость вращения более 3000 оборотов в минуту (это максимум для асинхронных).

Синхронные моторы устанавливаются в электроинструменте, пылесосе, стиральной машине и т. д.

В корпусе синхронного двигателя переменного тока расположены обмотки (3 на рисунке), которые также намотаны и на ротор или якорь (1). Их выводы припаяны к секторам токосъемного кольца или коллектора (5), на которые при помощи графитовых щеток (4) подается напряжение. При чем выводы расположены так, что щетки всегда подают напряжение только на одну пару.

Наиболее частыми поломками коллекторных двигателей является:

  1. Износ щетокили их плохой их контакт из-за ослабления прижимной пружины.
  2. Загрязнение коллектора.Чистите либо спиртом или нулевой наждачной бумагой.
  3. Износ подшипников.

Принцип работы. Вращающий момент в электромоторе создается в результате взаимодействия между током тока якоря и магнитным потоком в обмотке возбуждения. С изменением направления переменного тока будет меняться и направление магнитного потока одновременно в корпусе и якоре, благодаря чему вращение всегда будет в одну сторону.

Регулировка скорости вращения меняется методом изменения величины подаваемого напряжения. В дрелях и пылесосах для этого используется реостат или переменное сопротивление.

Изменение направления вращения происходит также как и у двигателей постоянного тока, о которых Я расскажу в следующей статье.

Источник: http://elektro-enot.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-elektrodvigatelya/

Как сделать электродвигатель своими руками

Примитивный электромоторчик

Рассмотрим отдельные аспекты конструирования. Не станем обещать изготовление вечного двигателя, по типу творения, приписываемого Тесле, но рассказ предвидится интересным.

Не станем тревожить читателей скрепками и батарейками, предлагаем поговорить, как приспособить уже готовый мотор под собственные цели. Известно, что конструкций масса, все используются, но современная литература базовые основы оставляет за кормой.

Авторы проштудировали учебник прошлого века, изучая, как сделать электродвигатель собственноручно. Теперь предлагаем окунуться в знания, составляющие базис специалиста.

Почему в быту часто применяются коллекторные двигатели

Коллекторный тип двигателя

Если брать фазу на 220В, принцип работы электродвигателя на коллекторе позволяет изготовить устройства в 2-3 раза менее массивные, нежели при использовании асинхронной конструкции. Это важно при изготовлении приборов: ручные блендеры, миксеры, мясорубки.

Помимо прочего, асинхронный двигатель сложно разогнать выше 3000 оборотов в минуту, для коллекторных указанное ограничение отсутствует.

Что делает устройства единственно пригодными для реализации конструкций центрифужных соковыжималок, не говоря уже о пылесосах, где скорость часто не ниже.

Отпадает вопрос, как сделать регулятор оборотов электродвигателя. Задача давно решена путём отсечки части цикла синусоиды питающего напряжения.

Это возможно, ведь коллекторному двигателю нет разницы, питаться переменным или постоянным током. В первом случае падают характеристики, но с явлением мирятся по причине очевидных выгод.

Работает электродвигатель коллекторного типа и в стиральной машине, и в посудомоечной. Хотя скорости сильно отличаются.

Легко сделать и реверс. Для этого меняется полярность напряжения на одной обмотке (если затронуть обе, направление вращения останется прежним). Иная задача – как сделать двигатель с подобным количеством составных частей.

Сделать самостоятельно коллектор вряд ли удастся, но намотать заново и подобрать статор вполне реально. Заметим, что от числа секций ротора зависит скорость вращения (аналогично амплитуде питающего напряжения).

А на статоре лишь пара полюсов.

Наконец, при использовании указанной конструкции удаётся создать устройство универсальное. Работает двигатель без труда и от переменного, и от постоянного тока.

Просто на обмотке делают отвод, при включении от выпрямленного напряжения задействуют полностью витки, а при синусоидальном исключительно часть. Это позволяет сохранить номинальные параметры.

Сделать примитивный электродвигатель коллекторного типа не выглядит простой задачей, зато удастся целиком приспособить параметры под собственные нужды.

Особенности работы коллекторных двигателей

В коллекторном двигателе не слишком полюсов на статоре. Если говорить точнее, всего два — северный и южный. Магнитное поле в противовес асинхронным двигателям здесь не вращается. Вместо этого меняется положение полюсов на роторе.

Подобное положение дел обеспечивается тем, что щётки постепенно движутся по секциям медного барабана. Особой намоткой катушек обеспечивается должное распределение. Полюса словно скользят по кругу ротора, толкая его в нужном направлении.

Для обеспечения режима реверса достаточно поменять полярность питания любой обмотки. Ротор в этом случае называется якорем, а статор – возбудителем. Включать эти цепи допустимо параллельно друг другу либо последовательно.

И тогда начнут значительно изменяться характеристики прибора. Это описывается механическими характеристиками, взгляните на прилагающийся рисунок, чтобы представить утверждаемое.

Здесь условно показаны графики для двух случаев:

График изменения характеристик прибора

  1. При параллельном питании возбудителя (статора) и якоря (ротора) коллекторного двигателя постоянным током его механическая характеристика почти горизонтальна. Это значит, что при изменении нагрузки на вал сохраняется номинальная частота вращения вала. Это применяется на обрабатывающих станках, где изменение оборотов не лучшим образом сказывается на качестве. В результате деталь вращается при касании её резцом резво, как при старте. Если препятствующий момент слишком возрастает, происходит срыв движения. Двигатель останавливается. Резюме: если хотите двигатель от пылесоса применить для создания металлообрабатывающего (токарного) станка, предлагается обмотки соединить параллельно, ведь в бытовой технике доминирует иной тип включения. Причём ситуация объяснима. При параллельном питании обмоток переменным током образуется слишком большое индуктивное сопротивление. Указанную методику следует применять с осторожностью.
  2. При последовательном питании ротора и статора у коллекторного двигателя появляется прелестное свойство – большой крутящий момент на старте. Такое качество активно используется для страгивания трамваев, троллейбусов и, вероятно, электропоездов. Главное, что при увеличении нагрузки обороты не срываются. Если запустить в таком режиме коллекторный двигатель на холостом ходу, скорость вращения вала будет расти безмерно. Если мощность мала – десятки Вт – беспокоиться не стоит: сила трения подшипников и щёток, возрастание токов индукции и явление перемагничивания сердечника вкупе затормозят рост на конкретном значении. В случае промышленных агрегатов либо упомянутого пылесоса, когда его двигатель извлекли из корпуса, повышение скорости идёт лавинообразно. Центробежная сила оказывается столь велика, что нагрузки способны разорвать якорь. Поосторожнее при запуске коллекторных двигателей с последовательным возбуждением.

Коллекторные двигатели с параллельным включением обмоток статора и ротора отлично поддаются регулировке. За счёт внедрения реостата в цепь возбудителя удаётся значительно поднять обороты. А если такой присоединить в ветвь якоря, вращения, напротив, замедлится. Это массово используется в технике для достижения нужных характеристик.

Конструкция коллекторного двигателя и связь её с потерями

При конструировании коллекторных двигателей принимаются во внимание сведения, касающиеся потерь. Выделяются трёх видов:

  • Электрическими принято называть тепловые потери при движении токов по проводникам. Для снижения указанной величины обмотки выполняются из меди, имеющей наименьшее удельное сопротивление из доступных материалов. Понятно, что лучше взять серебро, а золото – просто отлично, но это слишком дорого. Тепловые потери зависят от сечения. Нельзя выбирать толщину проводников слишком малой. С этой точки зрения она ограничивается рассеиваемой мощностью, не меньше реально присутствующей в двигателе. Иначе обмотка сгорит. Слишком толстые проводники из меди, впрочем, сделают двигатель громоздким и тяжёлым, плюс — дорогим. Важное дополнение: двигатели обязаны сопровождаться средствами защиты. Уместны термопредохранители или реле, находятся в свободной продаже. А значения срабатывания выбираются ниже температуры выгорания обмотки (изоляции). Обычно 135 градусов Цельсия. Технические данные на предельные температуры проводов приводятся в характеристиках (data sheet).Коллекторы
  • Магнитные потери возникают в сердечнике якоря. Кажется, логично сделать из стали, но это недопустимо. Он изготавливается из изолированных друг от друга пластин, как сердечник трансформатора. В противном случае вращающийся в магнитном поле статора металл станет подобен индукционной кухонной плитке. Листы разделены слоем лака. Используется специальная электротехническая сталь с повышенным содержанием кремния. Это приводит к увеличению удельного сопротивления материала, что вызывает снижение значений вихревых токов. Наконец, сталь берётся мягкой и специально обработанной для снижения остаточного магнетизма. Если двигатель работает на постоянном токе, корпус и статор допустимо изготавливать из сплошных кусков металла. Когда работа идёт от сети 220В или 380В, прилегающие детали выполняются листовыми с разделением послойно посредством лака.
  • Про механические потери уже говорилось выше. Они служат паразитным эффектом, вдобавок уберегают маломощный коллекторный двигатель с последовательным возбуждением от выхода из строя. Благодаря тому, что обороты не выйдут за предел по скорости.

Обычно при питании коллекторного двигателя переменным током используется последовательное включение обмоток. В противном случае выходит слишком большое индуктивное сопротивление.

К сказанному добавим, что при питании коллекторного двигателя переменным током вступает в роль индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при одинаковом действующем напряжении частота оборотов понизится. Полюса статора и корпус уберегаются от магнитных потерь.

В необходимости этого легко убедиться на простом опыте: питайте маломощный коллекторный двигатель от батарейки. Его корпус останется холодным. Но если теперь подать переменный ток с прежним действующим значением (по показаниям тестера), картина изменится.

Теперь корпус коллекторного двигателя начнёт греться.

Эскиз сбора статора в поперечном срезе и сбоку

Потому даже кожух стараются собрать из листов электротехнической стали, клепая либо склеивая при помощи БФ-2 и аналогов. Наконец, дополним сказанное утверждением: листы набираются по поперечному срезу.

Часто статор собирается по эскизу, показанному на рисунке. В этом случае катушка наматывается отдельно по шаблону, потом изолируется и надевается обратно, упрощая сборку.

Что касается методик, проще нарезать сталь на плазменном станке, и не думать о цене мероприятия.

Проще найти (на свалке, в гараже) уже готовую форму для сборки. Потом уже намотать под неё катушки из медной проволоки с лаковой изоляцией. Заведомо диаметр подбирается больше. Вначале готовую катушку натягивают на первый выступ сердечника, потом на второй.

Прижимают проволоку так, что по торцам остаётся небольшой воздушный зазор. Считается, подобное не критично. Чтобы держалось, у двух крайних пластин острые углы срезаются, оставшаяся серёдка отгибается наружу, отжимая торцы катушки.

Это поможет собрать двигатель по заводским меркам.

Часто (особенно в блендерах) находится разомкнутый сердечник статора. Это не искажает форму магнитного поля. Раз полюс единственный, особой мощности ожидать не приходится.

Форма сердечника напоминает букву П, между ножками литеры в магнитном поле вертится ротор. Под устройство сделаны кругообразные прорези в нужных местах. Подобный статор нетрудно собрать самостоятельно из старого трансформатора.

Это проще, нежели сделать электродвигатель с нуля.

Сердечник в месте намотки изолируется стальной гильзой, по бокам – диэлектрическим фланцами, вырезанными из любого подходящего пластика.

Источник: https://VashTehnik.ru/elektrika/kak-sdelat-elektrodvigatel-svoimi-rukami.html

Электродвигатель своими руками: инструкция по сборке самодельного механизма. Возможные модификации и простейшие модели

Примитивный электромоторчик

Для понимания процесса изготовления асинхронного электродвигателя своими руками следует знать его устройство и принцип работы. При следовании пошаговой инструкции самостоятельно изготовить конструкцию с минимальными затратами на материалы, так как при сборке используются подручные средства.

Подготовка материалов

До начала сборки необходимо удостовериться в наличии необходимых материалов:

  • изолента;
  • термо- и суперклей;
  • батарейка;
  • несколько болтиков;
  • велосипедная спица;
  • проволочка из медного материала;
  • пластинка из металла;
  • гайка и шайба;
  • фанера.

Необходимо подготовить несколько инструментов, в том числе плоскогубцы, пинцет, ножик, ножницы.

Изготовление

Сначала проводится равномерная намотка проволочки. Её аккуратно накручивают на катушку. Чтобы облегчить процесс, можно воспользоваться основой, взяв, к примеру, аккумуляторную батарейку. Плотность намотки не должна быть большой, но и лёгкая тоже не нужна.

Полученную катушку необходимо снять с основы. Делают это осторожно, чтобы намотка не была повреждена. Это необходимо для изготовления регулятора оборотов для двигателя своими руками. Следует на следующем этапе провести удаление изоляции на концах провода.

На следующем этапе изготавливают частотник для электродвигателя своими руками. Делается конструкция просто. В 5 пластинах электродрелью просверливается отверстие, потом следует их надеть на велосипедную спицу, которая берётся в качестве оси. Пластины прижимаются, при этом их фиксация проводится с помощью изоленты, излишек обрезается с помощью ножа канцелярского.

Когда через катушку проходит электрический ток, частотником создаётся возле себя магнитное поле, исчезающее после отключения электротока. Воспользовавшись этим свойством, следует проводить притягивание и отпускание деталей из металла, при этом проводят включение и отключение электротока.

Изготовление токового прерывательного приспособления

Взяв пластинку небольших размеров, проводят её крепление на оси, для надёжности прижав конструкцию с помощью плоскогубцев. Далее проводят изготовление обмотки якоря электродвигателя своими руками. Для этого необходимо взять нелакированную медную проволоку.

Проводят подключение одного её конца к пластинке из металла, установив на её поверхности ось. Электроток будет проходить через всю конструкцию, состоящую из пластины, металлического прерывателя и оси. При контакте с прерывателем происходит замыкание и размыкание цепи, что даёт возможность подключения электромагнита и его последующего отключения.

Изготовляем рамку

Рамка необходима, так как электродвигатель это приспособление руками позволяет не держать. Изготавливается конструкция рамки из фанеры.

Изготовление индуктора

В фанерной конструкции проделывают 2 отверстия, впоследствии здесь электродвигательная катушка закрепляется с помощью болтов. Подобные опоры выполняют следующие функции:

  • якорная опора;
  • осуществление функции электрического провода.

После соединения пластин следует конструкцию прижать болтами. Чтобы якорь был закреплён в вертикальном положении, делается рама из металлической скобы. В её конструкции сверлят 3 отверстия:  одно из них равно по размеру оси, а два – диаметра шурупов.

Процесс изготовления щёчек

На гайку необходимо положить бумагу, сверху следует пробить отверстие болтом. После надевания бумаги на болт в верхней части его ставится шайба. Всего следует проделать четыре такие детали. Накручивание гаек проводят на верхнюю щёчку, снизу следует подложить шайбочку и зафиксировать конструкцию с помощью термоклея. Конструкция каркаса готова.

Далее необходима перемотка проволоки для электродвигателей своими руками. Конец проволоки наматывают на каркас, скручивая при этом концы проволоки, чтобы катушка была красива и презентабельна. Далее следует раскрутить гайки  удалить болт. Начало и конец проволоки очищают от лака, а затем устанавливают конструкцию на болт.

Сделав подобным образом вторую катушку, необходимо соединить конструкцию и проверить, как работает электродвигатель. Шляпку болта подключают к плюсу. Следует провести плавный пуск электродвигателя, собранного своими руками.

Внимательно стоит отнестись к контактам. До пуска следует проверить их тщательность подключения. Конструкцию необходимо приклеить на суперклей. При увеличении тока происходит возрастание электродвигательной мощности.

Если катушки соединены параллельно, то происходит уменьшение суммарного сопротивления и возрастания электрического тока. Если соединяется конструкция последовательно. то суммарное сопротивление увеличивается, а электрический ток сильно уменьшается.

Проходя через конструкцию катушки, наблюдается увеличение электрического тока, что приводит к увеличению размеров магнитного поля. При этом электрический магнит сильно притягивает к себе электродвигательный якорь.

Если конструкция собрана правильно, то работа электродвигателя происходит быстро и эффективно. Чтобы собрать модель электродвигателя, не нужны какие-то специальные навыки и знания.

Можно на просторах интернета найти пошаговую инструкцию с  фото на каждом из этапов. Воспользовавшись этим, любой человек быстро может собрать электродвигатель из подручных материалов.

Источник: http://electrikmaster.ru/elektrodvigatel-svoimi-rukami/

Конструкция электродвигателя постоянного тока: видео — Asutpp

Примитивный электромоторчик

Как известно, электродвигатель постоянного тока – это устройство, которое с помощью двух своих основных деталей конструкции может преобразовывать электрическую энергию в механическую. К таким основным деталям относятся:

  1. статор – неподвижная/статическая часть двигателя, которая вмещает в себе обмотки возбуждения на которые поступает питание;
  2. ротор – вращающаяся часть двигателя, которая отвечает за механические вращения.

Кроме вышеупомянутых основных деталей конструкции электродвигателя постоянного тока, существуют также и вспомогательные детали, такие как:

  1. хомут;
  2. полюса;
  3. обмотка возбуждения;
  4. обмотка якоря;
  5. коллектор;
  6. щётки.

Конструкция электродвигателя постоянного тока

В совокупности все эти детали составляют цельную конструкцию электродвигателя постоянного тока. А теперь давайте более подробно рассмотрим основные детали электродвигателя.

Ярмо ДПТ

Ярмо ДПТ

Ярмо электродвигателя постоянного тока, которое изготавливают в основном из чугуна или стали, является неотъемлемой частью статора или статической частью электродвигателя.

Его основная функция состоит в формировании специального защитного покрытия для более утончённых внутренних деталей двигателя, а также обеспечение поддержки для обмотки якоря.

Кроме того, ярмо служит защитным покрытием для магнитных полюсов и обмотки возбуждения ДПТ, обеспечивая тем самым поддержку для всей системы возбуждения.

Полюса

Полюса двигателя постоянного тока

Магнитные полюса электродвигателя постоянного тока – это корпусные детали, которые крепятся болтами к внутренней стенке статора. Конструкция магнитных полюсов содержит в своей основе только две детали, а именно – сердечник полюса и полюсный наконечник, которые состыкованы друг к другу под влиянием гидравлического давления и прикреплённые к статору.

: Конструкция и сборка электродвигателя постоянного тока

Несмотря на это, эти две части предназначены для разных целей.

Полюсный сердечник, например, имеет маленькую площадь поперечного сечения и используется, чтобы удерживать полюсный наконечник на ярмо, тогда как полюсный наконечник, имея относительно большую площадь поперечного сечения, используется для распространения магнитного потока созданного над воздушным зазором между статором и ротором, чтобы уменьшить потерю магнитного сопротивления. Кроме того, полюсный наконечник имеет множество канавок для обмоток возбуждения, которые и создают магнитный поток возбуждения.

Обмотка возбуждения

Обмотка возбуждения

Обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока выполнены вместе с катушками возбуждения (медный провод) навитыми на канавки полюсных наконечников таким образом, что когда ток возбуждения проходит сквозь обмотку, у смежных полюсов возникает противоположная полярность. По существу, обмотки возбуждения выступают в роли некоего электромагнита, способного создать поток возбуждения, внутри которого вращался бы ротор электродвигателя, а потом легко и эффективно его остановить.

Обмотка якоря

Обмотка якоря электродвигателя постоянного тока

Обмотка якоря электродвигателя постоянного тока прикреплена к ротору или вращающейся части механизма, и, как результат, попадает под действие изменяющегося магнитного поля на пути его вращения, что напрямую приводит к потерям на намагничивание.

По этой причине ротор делают из нескольких низко-гистерезисных пластин электротехнической стали, чтобы снизить магнитные потери, типа потери на гистерезис и потери на вихревые токи соответственно. Ламинированные стальные пластины состыковывают друг к другу, чтобы тело якоря получило цилиндрическую структуру.

Тело якоря состоит из канавок (пазов), сделанных из того же материала, что и сердечник, к которому закреплены обмотки якоря и несколько равномерно распределённых по периферии якоря витков медного провода.

Пазы канавок имеют пористые клинообразные спаи, чтобы в последствие источаемой во время вращения ротора большой центробежной силы, а также при наличии тока питания и магнитного возбуждения, предотвратить загибания проводника.

Существует два типа конструкции обмотки якоря электродвигателя постоянного тока:

  • петлевая обмотка (у данном случае количество параллельных путей тока между переходниками (А) равно количеству полюсов (Р), то есть А = Р.
  • волновая обмотка (у данном случае количество параллельных путей тока между переходниками (А) всегда равно 2, независимо от количества полюсов, то есть конструкции машины выполнены соответствующим образом).

Коллектор

Коллектор ДПТ

Коллектор электродвигателя постоянного тока – это цилиндрическая структура из состыкованных между собой, но изолированных слюдой, медных сегментов. Если речь идет об ДПТ, то коллектор здесь используется в основном как средство коммутирования или передачи через щётки электродвигателя тока питания от сети на смонтированные во вращающейся структуре обмотки якоря.

Щётки

Щётки электродвигателя постоянного тока

Щётки электродвигателя постоянного тока изготавливают из углеродных или графитных структур, создавая над вращающимся коллектором скользящий контакт или ползунок.

Щётки используют для передачи электрического тока от внешнего контура на вращающуюся форму коллектора, где дальше он поступает на обмотки якоря.

Коллектор и щётки электродвигателя используют, в общем, для передачи электрической энергии от статического электрического контура на область с механическим вращением, или просто ротор.

Источник: https://www.asutpp.ru/konstrukciya-elektrodvigatelya-postoyannogo-toka.html

Как сделать своими руками электродвигатель?

Примитивный электромоторчик

Чтобы понять, как сделать своими руками электродвигатель, нужно вспомнить, как он устроен и как работает.

{ ArticleToC: enabled=yes }

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.

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:

: 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.

: Электродвигатель за несколько минут

Источник: https://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/1540-jelektrodvigatel-svoimi-rukami.html

Электродвигатели постоянного тока. Устройство и работа. Виды

Примитивный электромоторчик

Электрические двигатели, приводящиеся в движение путем воздействия постоянного тока, применяются значительно реже, по сравнению с двигателями, работающими от переменного тока.

В бытовых условиях электродвигатели постоянного тока используются в детских игрушках, с питанием от обычных батареек с постоянным током. На производстве электродвигатели постоянного тока приводят в действие различные агрегаты и оборудование.

Питание для них подводится от мощных батарей аккумуляторов.

Устройство и принцип работы

Электродвигатели постоянного тока по конструкции подобны синхронным двигателям переменного тока, с разницей в типе тока.

В простых демонстрационных моделях двигателя применяли один магнит и рамку с проходящим по ней током. Такое устройство рассматривалось в качестве простого примера.

Современные двигатели являются совершенными сложными устройствами, способными развивать большую мощность.

Главной обмоткой двигателя служит якорь, на который подается питание через коллектор и щеточный механизм. Он совершает вращательное движение в магнитном поле, образованном полюсами статора (корпуса двигателя). Якорь изготавливается из нескольких обмоток, уложенных в его пазах, и закрепленных там специальным эпоксидным составом.

Статор может состоять из обмоток возбуждения или из постоянных магнитов. В маломощных двигателях используют постоянные магниты, а в двигателях с повышенной мощностью статор снабжен обмотками возбуждения.

Статор с торцов закрыт крышками со встроенными в них подшипниками, служащими для вращения вала якоря.

На одном конце этого вала закреплен охлаждающий вентилятор, который создает напор воздуха и прогоняет его по внутренней части двигателя во время работы.

Принцип действия такого двигателя основывается на законе Ампера. При размещении проволочной рамки в магнитном поле, она будет вращаться.

Проходящий по ней ток создает вокруг себя магнитное поле, взаимодействующее с внешним магнитным полем, что приводит к вращению рамки. В современной конструкции мотора роль рамки играет якорь с обмотками.

На них подается ток, в результате вокруг якоря создается магнитное поле, которое приводит его во вращательное движение.

Для поочередной подачи тока на обмотки якоря применяются специальные щетки из сплава графита и меди

Выводы обмоток якоря объединены в один узел, называемый коллектором, выполненным в виде кольца из ламелей, закрепленных на валу якоря. При вращении вала щетки по очереди подают питание на обмотки якоря через ламели коллектора. В результате вал двигателя вращается с равномерной скоростью. Чем больше обмоток имеет якорь, тем равномернее будет работать двигатель.

Щеточный узел является наиболее уязвимым механизмом в конструкции двигателя. Во время работы медно-графитовые щетки притираются к коллектору, повторяя его форму, и с постоянным усилием прижимаются к нему.

В процессе эксплуатации щетки изнашиваются, а токопроводящая пыль, являющаяся продуктом этого износа, оседает на деталях двигателя. Эту пыль необходимо периодически удалять.

Обычно удаление пыли выполняют воздухом под большим давлением.

Щетки требуют периодического их перемещения в пазах и продувки воздухом, так как от накопившейся пыли они могут застрять в направляющих пазах. Это приведет к зависанию щеток над коллектором и нарушению работы двигателя. Щетки периодически требуют замены из-за их износа.

В месте контакта коллектора со щетками также происходит износ коллектора. Поэтому при износе якорь снимают и на токарном станке протачивают коллектор.

После проточки коллектора изоляция, находящаяся между ламелями коллектора стачивается на небольшую глубину, чтобы она не разрушала щетки, так как ее прочность значительно превышает прочность щеток.

Независимое возбуждение

При таком характере возбуждения обмотка подключается к внешнему источнику питания. При этом параметры двигателя аналогичны двигателю на постоянных магнитах.

Обороты вращения настраиваются сопротивлением обмоток якоря. Скорость регулируют специальным регулировочным реостатом, включенным в цепь обмоток возбуждения.

При значительном снижении сопротивления или при обрыве цепи ток якоря повышается до опасных величин.

Электродвигатели с независимым возбуждением запрещается запускать без нагрузки или с небольшой нагрузкой, так как его скорость резко возрастет, и двигатель выйдет из строя.

Параллельное возбуждение

Обмотки возбуждения и ротора соединяются параллельно с одним источником тока. При такой схеме ток обмотки возбуждения значительно ниже тока ротора. Параметры двигателей становятся слишком жесткими, их можно применять для привода вентиляторов и станков.

Регулировка оборотов двигателя обеспечивается реостатом в последовательной цепи с обмотками возбуждения или в цепи ротора.

Последовательное возбуждение

В этом случае возбуждающая обмотка подключается последовательно с якорем, в результате чего по этим обмоткам проходит одинаковый ток. Обороты вращения такого мотора зависят от его нагрузки. Двигатель нельзя запускать на холостом ходу без нагрузки. Однако такой двигатель обладает приличными пусковыми параметрами, поэтому подобная схема используется в работе тяжелого электротранспорта.

Смешанное возбуждение

Такая схема предусматривает применение двух обмоток возбуждения, находящихся парами на каждом полюсе двигателя. Эти обмотки можно соединять двумя способами: с суммированием потоков, либо с их вычитанием. В итоге электродвигатель может обладать такими же характеристиками, как у двигателей с параллельным или последовательным возбуждением.

Чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, на одной из обмоток изменяют полярность. Для управления скоростью вращения мотора и его запуском используют ступенчатое переключение разных резисторов.

Особенности эксплуатации

Электродвигатели постоянного тока отличаются экологичностью и надежностью. Их главным отличием от двигателей переменного тока является возможность регулировки оборотов вращения в большом диапазоне.

Такие электродвигатели постоянного тока можно также применять в качестве генератора. Изменив направление тока в обмотке возбуждения или в якоре, можно изменять направление вращения двигателя.

Регулировка оборотов вала двигателя осуществляется с помощью переменного резистора.

В двигателях с последовательной схемой возбуждения это сопротивление расположено в цепи якоря и позволяет уменьшить скорость вращения в 2-3 раза.

Этот вариант подходит для механизмов с длительным временем простоя, так как при работе реостат сильно нагревается. Повышение оборотов создается путем включения в цепь возбуждающей обмотки реостата.

Для моторов с параллельной схемой возбуждения в цепи якоря также применяются реостаты для уменьшения оборотов в два раза. Если в цепь обмотки возбуждения подключить сопротивление, то это позволит повышать обороты до 4 раз.

Применение реостата связано с выделением тепла. Поэтому в современных конструкциях двигателей реостаты заменяют электронными элементами, управляющими скоростью без сильного нагревания.

На коэффициент полезного действия мотора, работающего на постоянном токе, влияет его мощность. Слабые электродвигатели постоянного тока обладают малой эффективностью, и их КПД около 40%, в то время, как электродвигатели мощностью 1 МВт могут обладать коэффициентом полезного действия до 96%.

Преимущества электродвигателей постоянного тока

  • Небольшие габаритные размеры.
  • Легкое управление.
  • Простая конструкция.
  • Возможность применения в качестве генераторов тока.
  • Быстрый запуск, особенно характерный для моторов с последовательной схемой возбуждения.
  • Возможность плавной регулировки скорости вращения вала.

Недостатки

  • Для подключения и эксплуатации необходимо приобретать специальный блок питания постоянного тока.
  • Высокая стоимость.
  • Наличие расходных элементов в виде медно-графитных быстроизнашивающихся щеток, изнашивающегося коллектора, что значительно снижает срок эксплуатации, и требует периодического технического обслуживания.

Широко популярными двигатели постоянного тока стали в электрическом транспорте. Такие двигатели обычно входят в конструкции:

  • Электромобилей.
  • Электровозов.
  • Трамваев.
  • Электричек.
  • Троллейбусов.
  • Подъемно-транспортных механизмов.
  • Детских игрушек.
  • Промышленного оборудования с необходимостью управлением скорости вращения в большом диапазоне.

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/ustrojstva/elektrodvigateli-postoiannogo-toka/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.