Principios del motor eléctrico para maniquíes.

La base del motor eléctrico, tanto de corriente continua como de corriente alterna, se basa en la fuerza de amperios. Si no sofocas cómo resulta, nada será incomprensible.

Fig. 1

P.S. De hecho, hay un producto vectorial y diferenciales, pero estos son detalles, y tenemos un caso especial simplificado.

La dirección de la fuerza de amperes está determinada por la regla de la mano izquierda.

Fig.2

Ponga mentalmente la palma izquierda en la figura superior y obtenga la dirección de las fuerzas de Ampere. Ella escribe estirar el marco con la corriente en esa posición como se muestra en la figura 1. Y aquí nada cambiará, el marco está en equilibrio, estable.

Y si el marco con la corriente se rota de manera diferente, entonces esto es lo que sucederá:

Fig.3

Aquí ya no hay equilibrio, la fuerza de amperios despliega las paredes opuestas para que el marco comience a girar. Aparece rotación mecánica. Esta es la base del motor eléctrico, la esencia misma, luego solo los detalles.

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Ahora, ¿qué hará el cuadro con corriente en la Fig. 3? Si el sistema es perfecto, sin fricción, entonces obviamente habrá oscilaciones. Si hay fricción, las oscilaciones se amortiguan gradualmente, el marco con corriente se estabiliza y se vuelve como en la figura 1.

Pero necesitamos una rotación constante y se puede lograr de dos maneras fundamentalmente diferentes, y a partir de aquí surge la diferencia entre DC y motores eléctricos.

Método 1. Cambie la dirección de la corriente en el marco.

Este método se utiliza en motores de corriente continua y sus descendientes.

Estamos viendo las fotos. Deje que nuestro motor se desenergice y el marco con la corriente se oriente de alguna manera al azar, como por ejemplo:

Fig. 4.1 Marco colocado aleatoriamente

La fuerza de amperios actúa sobre un marco ubicado al azar y comienza a girar.

Figura 4.2

Durante el movimiento, el marco alcanza un ángulo de 90 °. El momento (momento de un par de fuerzas o momento rotacional) es máximo.

Figura 4.3

Y ahora el marco alcanza una posición cuando no hay momento de rotación. Y si no apaga la corriente ahora, la fuerza de Ampere ya disminuirá la velocidad del cuadro y al final de la media vuelta, el cuadro se detendrá y comenzará a girar en la dirección opuesta. Pero no lo necesitamos.

Por lo tanto, hacemos un movimiento complicado en la Fig. 3: cambiamos la dirección de la corriente en el cuadro.

Fig.4.4

Y después de cruzar esta posición, el cuadro con la dirección actual modificada ya no se frena, sino que se acelera nuevamente.

Fig.4.5

Y cuando el marco se acerca a la siguiente posición de equilibrio, cambiamos la corriente nuevamente.

Figura 4.6

Y el marco nuevamente continúa acelerando donde lo necesitamos.

Y así resulta una rotación constante. ¿Es hermoso? Agradable Solo es necesario cambiar la dirección de la corriente dos veces por revolución y todo el negocio.

Y lo hace, es decir proporciona un cambio de la unidad especial actual - unidad de cepillo-colector. En principio, se organiza de la siguiente manera:

Fig.5

La figura es clara y sin explicación. El marco se frota en un contacto, luego en otro, y así la corriente cambia.

Una característica muy importante de la unidad de recolección de cepillos es su pequeño recurso. Debido a la fricción. Por ejemplo, aquí está el motor DPR-52-N1, el tiempo de funcionamiento mínimo de 1000 horas. Al mismo tiempo, la vida útil de los motores modernos sin escobillas es de más de 10,000 horas, y los motores de CA (tampoco hay SHKU) son más de 40,000 horas.

Publicar guión. Además del motor de CC estándar (estándar, esto significa con una unidad de colector de escobillas), también está su desarrollo: un motor de CC sin escobillas (BDTT) y un motor de válvula.

BDTT difiere en que la corriente allí cambia electrónicamente (los transistores se cierran y se abren), y la válvula es aún más pronunciada, también cambia la corriente, controlando el momento. En general, un BDTT con una válvula en complejidad es comparable a un accionamiento eléctrico, porque tiene todo tipo de sensores de posición del rotor (sensores Hall, por ejemplo) y un controlador electrónico complejo.

La diferencia entre el BDTT y el motor de la válvula en forma de contador EMF. En la BDT hay un trapecio (un cambio brusco), y en un motor de válvula, un sinusoide, un medio más suave.

En inglés, BDT es BLDC, y el motor de la válvula es PMSM.

Método 2. El flujo magnético se gira, es decir campo magnético

Se obtiene un campo magnético rotativo utilizando una corriente trifásica alterna. Hay un estator.

Fig.6

Y hay 3 fases de corriente alterna.

Fig. 7

Entre ellos, aparentemente 120 grados, grados eléctricos.

Estas tres fases se colocan en el estator de una manera especial para que se roten geométricamente 120 ° entre sí.

Fig. 8

Y luego, cuando se aplica energía trifásica, se obtiene un campo magnético giratorio al plegar los flujos magnéticos de los tres devanados.

Fig. 9

A continuación, el campo magnético giratorio "presiona" la fuerza de amperios en nuestro marco y gira.

Pero también hay diferencias, dos formas diferentes.

Método 2a El marco está alimentado (motor síncrono).

Le damos medios al voltaje del marco (constante), el marco está expuesto al campo magnético. ¿Recuerdas la figura 1 desde el principio? Así es como se convierte el marco.

Fig. 10 (Fig. 1)

Pero el campo magnético aquí está girando, y no solo colgando. ¿Qué hará el marco? También rotará, siguiendo el campo magnético.

Ellos (el cuadro y el campo) giran con la misma frecuencia, o sincrónicamente, por lo que estos motores se denominan motores sincrónicos.

Método 2b El marco no está alimentado (motor asíncrono).

El truco es que el marco no se alimenta, no se alimenta en absoluto. Solo un cable tan cerrado.

Cuando comenzamos a rotar el campo magnético, de acuerdo con las leyes del electromagnetismo, se induce una corriente en el marco. La fuerza de amperes se obtiene de este campo magnético y actual. Pero la fuerza de Ampere surgirá solo si el marco se mueve en relación con el campo magnético (una historia bien conocida con los experimentos de Ampere y sus viajes a la habitación de al lado).

Por lo tanto, el marco siempre va a la zaga del campo magnético. Y luego, si por alguna razón ella lo alcanza de repente, entonces la punta del campo desaparecerá, la corriente desaparecerá, la fuerza de Ampere desaparecerá y todo desaparecerá por completo. Es decir, en un motor de inducción, la trama siempre va a la zaga del campo y su frecuencia significa diferente, es decir, rotan de forma asincrónica, por lo tanto, el motor se llama asincrónico.

Ver también sobre este tema: ¿Cómo se organizan y funcionan los motores asíncronos monofásicos?, Tipos de generadores eléctricos, dispositivos y su funcionamiento.