Использование двигателя постоянного тока, структура и как увеличить эффективность вращения электродвигателя
Двигатель — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию. Это зависит от крутящего момента из-за потока электрического тока в катушке, которая может вращаться в магнитном поле . Электродвигатели классифицируются на две разные категории: постоянный ток. (DC) двигатель и двигатель переменного тока (AC), двигатель постоянного тока — это электродвигатель, который работает от постоянного тока.
Структура двигателя постоянного тока
- Мягкий железный сердечник из тонких листов с изоляцией для защиты от вихревых токов .
- Прямоугольная катушка, состоящая из большого количества витков изолированного медного провода, намотанного на железный сердечник.
- Сердечник и катушка могут вращаться между двумя полюсами сильного подковообразного (U-образного) магнита .
- Два вывода катушки соединены с двумя металлическими половинами разделенного цилиндра (коммутатора), так что разделяющая плоскость между половинами цилиндра перпендикулярна плоскости катушки.
- Две половины изолированы друг от друга и могут вращаться вокруг оси катушки.
- Каждая из двух графитовых щеток соединена с одной половиной металлического цилиндра.
- Аккумулятор, его полюса подключены к щеткам во время работы мотора.
Когда электрический ток проходит в катушке, две силы, равные по величине и противоположные по направлению, воздействуют на две продольные стороны катушки, создавая крутящий момент, который приводит к непрерывному вращению катушки вокруг своей оси в одном и том же направлении.
Таким образом, две металлические половинки цилиндра меняют свое положение относительно двух щеток в каждом полупериоде. В результате электрический ток, проходящий в катушке, меняет направление на обратное один раз в каждом полупериоде.
Объяснение работы двигателя через полный оборот
В первой половине цикла:
Когда плоскость катушки параллельна линиям магнитного потока , две графитовые щетки касаются двух металлических половин цилиндра, таким образом, электрический ток проходит в катушке, создавая две магнитные силы, которые воздействуют на две стороны катушки (ab, cd) в двух противоположных направлениях. Две создаваемые силы (пара) образуют крутящий момент, и катушка начинает вращаться.
По мере вращения катушки крутящий момент постепенно уменьшается до тех пор, пока он не исчезает, когда плоскость катушки становится перпендикулярной линиям магнитного потока и щетки касаются изолятора между двумя половинами цилиндра. Но катушка, набравшая импульс, продолжает вращение из-за инерция, которая, в свою очередь, толкает катушку ко второму полупериоду.
Во второй половине цикла:
Плоскость катушки снова становится параллельной магнитному потоку, и две металлические половинки цилиндра меняют свое положение, таким образом, направление электрического тока в катушке меняется на противоположное, что формирует крутящий момент (максимальное значение), который помогает поддерживать вращение катушки. катушка в том же направлении.
По мере вращения катушки крутящий момент постепенно уменьшается до тех пор, пока он не исчезнет, когда плоскость катушки станет перпендикулярной линиям магнитного потока , но катушка продолжает свое вращение из-за инерции, пока не завершит полный оборот и не станет параллельной линиям магнитного потока. опять же, это повторяется каждый полный оборот.
Обратно-индуцированная ЭДС в электродвигателе: во время вращения катушки электродвигателя и ее перехода к линиям магнитного потока генерируется обратная индуцированная ЭДС, которая генерирует индуцированный ток, противоположный направлению тока батареи, который стабилизирует скорость вращения. катушки.
Как повысить эффективность вращения электродвигателя
Использование группы катушек, разделенных небольшими равными углами, чтобы поддерживать постоянный крутящий момент на максимальном значении, всегда получая катушку, параллельную магнитному потоку и подверженную максимальному крутящему моменту, таким образом, катушки вращаются с более высокой скоростью.
Разделение металлического цилиндра на несколько сегментов удвоит количество витков, так что каждые две противоположные части металлического цилиндра касаются щеток во время вращения, когда они находятся в положении максимального крутящего момента.
Электромагнитная индукция используется в записывающем устройстве и на жестком диске, где электрический сигнал преобразуется в магнитное поле, которое намагничивает магнитную ленту в записывающей головке, и когда она работает, магнитная головка начинает направлять то, что было ранее записано, и превращать ее в электрическую. сигнал снова.