Электродвигатели — их назначение и области применения | Полезные статьи

Понравилось видео? Подписывайтесь на наш канал!

Электродвигатель является специальной машиной, которая электрическую энергию преобразует в механическую. Учитывая род тока электроустановки, в которой работает электрическая машина, используются основные типы электродвигателей — постоянного и переменного тока.

Электромоторы переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. Асинхронные, в свою очередь, делятся на общепромышленные, взрывозащищенные и крановые.

Электромашины переменного тока бывают однофазными и трехфазными. На современном этапе довольно широкое применение находят трехфазные синхронные и асинхронные электромоторы.

Сегодня асинхронные электромоторы являются наиболее востребованными электрическими двигателями. Такую широкую популярность асинхронные устройства получили из-за своей простоты конструкции и довольно высокой эксплуатационной надежности. Асинхронный электродвигатель довольно часто применяют в бытовой технике и на промышленных предприятиях.

В тех случаях, когда в приводах не нужны большие пусковые моменты, применяют электродвигатель с короткозамкнутым ротором. А когда не требуется плавной регулировки скорости и мощность электродвигателя большая, используется асинхронный электродвигатель с фазным ротором. Электромоторы асинхронные с фазным ротором используются в тех случаях, когда нужно снизить пусковой ток и увеличить пусковой момент.

Асинхронные однофазные агрегаты применяются в сети переменного тока 220 вольт. Такие электромоторы нашли широкое применение в бытовых стиральных машинах, бетономешалках, строительном электроинструменте, кухонных многофункциональных комбайнах, в деревообрабатывающих и сверлильных станках и другом бытовом оборудовании.

Асинхронные электрические двигатели также применяются для приводов различных крановых установок промышленного назначения, всевозможных грузовых лебедок и прочих устройств, которые применяются в производстве. Электромоторы переменного тока имеют огромное значение для многих отраслей промышленности. Асинхронные агрегаты могут быть с преобразовательным устройством в виде коллектора (коллекторные электродвигатели) или не иметь его (бесколлекторные электромоторы).

Коллекторный двигатель

Бесколлекторный электродвигатель

Коллекторные и бесколлекторные электродвигатели переменного тока применяются в различных промышленных и бытовых электроустройствах (холодильниках, пылесосах, мясорубках, электрическом инструменте, вентиляторах, соковыжималках) и в медицинской технике. Они рассчитаны на работу как от сети постоянного тока, так и от сети переменного тока. Для коллекторных электродвигателей характерен большой пусковой момент и относительно малые размеры.

Бесколлекторные электромоторы имеют малый уровень электромагнитных излучений и низкий уровень шума. Для них характерен высокий ресурс эксплуатации. В большинстве случаев бесколлекторные электродвигатели эксплуатируются в местах со взрывоопасной средой, например в нефтегазовой промышленности.

Довольно широкое распространение среди электромоторов переменного тока получили асинхронные электромоторы с трехфазной симметричной обмоткой на сердечнике статора, которые запитываются от сети переменного тока

 Примечательно, что асинхронные электродвигатели, как правило, используются как двигатели, а синхронные электромоторы чаще всего используются как генераторы.

Синхронные электродвигатели являются двухобмоточными электрическими машинами, в которых одна из обмоток подсоединена к электрической сети с определенной постоянной частотой вращения, при этом вторая регулярно возбуждается постоянным током с частотой вращения ротора, которая не зависит от нагрузки. Такие машины применяются в качестве электродвигателей в крупных установках, таких как приводы поршневых компрессоров и воздухопроводов и, как правило, используются в качестве генераторов.

Скорость вращения синхронных моторов находится в постоянном соотношении к определенной частоте электрической сети.

Рольганговые электромоторы применяются для приводов, которые эксплуатируются в условиях высоких температур различного металлургического производства. Взрывозащищенные электромоторы предназначены для привода разных механизмов в газовой, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, где могут появляться различные взрывоопасные соединения газов и паров с воздухом. Различные крановые электромоторы в основном предназначены для всевозможных крановых механизмов всех типов. Они могут быть применены для привода других механизмов, которые работают в кратковременных режимах эксплуатации.

Общепромышленные электромоторы широко используются в деревообрабатывающей промышленности, станкостроении, всевозможных системах промышленной вентиляции, различных транспортерах, подъемниках, всевозможном насосном оборудовании.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ^® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту [email protected] с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.  

Электрический двигатель: основные принципы действия электродвигателей

Принцип работы электродвигателя основан на использовании эффекта электромагнитной индукции. Само устройство предназначено для создания механической энергии за счёт использования электрических полей. Тип и мощность получаемой энергии зависят от способа взаимодействия магнитных полей и собственно устройства электродвигателя. В зависимости от типа используемого напряжения двигатели классифицируют на постоянного и переменного тока.

Электродвигатели

Электродвигатель постоянного тока

Принцип действия этих двигателей основан на использования постоянных магнитных полей, создаваемых в корпусе устройства. Для их создания служит либо постоянный магнит, закреплённый на корпусе, либо электромагниты, расположенные по периметру ротора.

Основным отличием двигателей постоянного тока является наличие в их корпусе постоянно действующего магнита, закреплённого на корпусе машины. Мощность электродвигателя зависит от этого магнита, точнее от его поля. Магнитное поле в якоре создаётся при подключении к нему постоянного тока. Но для этого необходимо, чтобы полюса постоянного магнитного поля якоря менялись местами. Для этого используются специальные коллекторно-щёточные устройства. Они устроены в виде кольца-коллектора, зафиксированного на валу движка и подключённого к обмотке якоря. Кольцо разделено на сектора, разделённые диэлектрическими вставками. Соединение сектора коллектора с цепью якоря создаётся через скользящие по нему графитные щетки. Для более плотного контакта щётки прижимаются к кольцу коллектора пружинами. Графит применяется ввиду своей скользящей способности, высокой теплопроводности и мягкости. Его применение практически не вредит проводникам коллектора.

При большой мощности электромоторов постоянного тока использование постоянного магнита неэффективно из-за большого веса такого устройства и низкой мощности создаваемого постоянным магнитом поля. Для создания магнитного поля статора в этом случае используется конструкция из ряда катушечных электромагнитов, подключённых к отрицательной или положительной линии питания. Одноименные полюсы подключаются последовательно, их количество составляет от одного до четырёх, количество щёток соответствует количеству полюсов, но, в общем, конструкция якоря практически идентична вышеописанной.

Для упрощения запуска электрического двигателя используют два варианта возбуждения:

• параллельное, при этом рядом с обмоткой якоря включается независимая регулируемая линия, используется для плавного регулирования оборотов вала;
• последовательное возбуждение, что говорит о способе подключения дополнительной линии, в этом случае существует возможность резкого наращивания количества оборотов или его снижения.

Нужно отметить, что этот тип моторов имеет регулируемую частоту оборотов, что достаточно часто используется в промышленности и транспорте.

Интересно. В станках используются двигатели с параллельным возбуждением, что позволяет использовать регулировку количества оборотов, в то же время для грузоподъёмного оборудования подходит последовательное возбуждение. Даже эта особенность двигателей поставлена на службу человечеству.

Двигатель постоянного тока

Электродвигатель переменного тока

Устройство и принцип действия электродвигателя переменного тока впервые описал и запатентовал физик Никола Тесла, патент Великобритании за номером 6481. Но этот мотор не получил широкого распространения из-за низких пусковых характеристик, не смог найти решение пуска. Нужно отметить, что Тесла являлся основным апологетом развития этого типа двигателей, в отличие от Эдисона, который как раз ратовал за использование сетей постоянного тока.

Именно Тесла открыл явление, которое получило название сдвиг фаз, и предложил использовать его в электродвигателе, кроме того он опытным путём определил его наиболее эффективное значение в 90°. Кроме того, знаменитый физик обосновал использование вращающего магнитного поля в многофазных системах.

Но в 1890 году инженер М.О. Доливо-Добровольский создаёт первый рабочий образец асинхронного электродвигателя с якорем «беличье колесо» и с обмоткой статора по периметру окружности. В конструкции этого изделия нашли применение, как работа Никола Теслы, так и труды других инженеров и изобретателей. Справедливости ради нужно отметить, что элементы по отдельности были изобретены раньше, М. Доливо-Добровольский только совместил их в работоспособное устройство.

Вращающее магнитное поле, энергию которого использует этот тип электромотора, возникает в тройной обмотке статора, при подключении его к источнику тока. Ротор такого двигателя представляет собой металлический цилиндр, не имеющий обмотки. Магнитное поле статора за счёт объединения в короткозамкнутую систему с ротором возбуждает в нем токи. Они вызывают создание собственного магнитного поля якоря, которое, соединившись с вихревым полем статора, вызывает вращение ротора и объединённого с ним вала двигателя вокруг своей оси.

Название асинхронный двигатель получил из-за того, что поля не синхронизированы, магнитное поле статора имеет одинаковую скорость с полем якоря, но по фазе отстаёт от него.

Для запуска асинхронного электромотора требуются довольно значительные значения пусковых токов, это заметно и в реальности – при запуске в сеть станка или другого потребителя с таким мотором свет ламп накаливания зачастую мигает из-за падения напряжения в сети. Для упрощения пуска используют фазный ротор, это устройство якоря обычно используется в высокопроизводительных электродвигателях. Фазный ротор, в отличие от обычного, имеет на корпусе три обмотки, объединённые в «звезду». В отличие от статора, они не подключены к энергоисточнику, а соединены со стартовым устройством. Подключение устройства в сеть характеризуется падением сопротивления до нулевых значений. В результате двигатель запускается ровно и работает без перегрузки. Работа такого мотора довольно сложно регулируется, в отличие от моторов постоянного тока.

Интересно. Использование электромоторов переменного тока продвигал знаменитый Никола Тесла, в то время как энергию постоянного тока – не менее знаменитый Эдисон. В результате этого между двумя известнейшими учёными возник конфликт, продлившийся до самой смерти.

Двигатель переменного тока

Линейные электродвигатели

Для ряда устройств требуется не вращательное движение вала движка, а его возвратно-поступательное движение. Для того чтобы удовлетворить требования промышленников, конструкторами были разработаны и линейные электродвигатели. Понятно, что можно использовать для перехода вращательного движения в поступательное различные редукторы и коробки передач, но это усложняет конструкцию, делает её более дорогой, а также снижает её эффективность.

Статор и ротор такого устройства представляют собой полосы металла, а не кольцо и цилиндр как в традиционных моторах. Принцип действия электродвигателя заключается в возвратно-поступательном движении ротора, которое возможно из-за электромагнитного поля, создаваемого статором с незамкнутой системой магнитопроводов. В самой конструкции при работе генерируется движущееся магнитное поле, которое воздействует на обмотку якоря с коллекторно-щеточным устройством. Возникающее поле смещает ротор только в линейном направлении, без придания ему вращения. Мощность электродвигателя линейного типа ограничена его устройством.

Недостатком этих двигателей являются: сложность их изготовления, достаточно высокая стоимость такого оборудования и низкая эффективность, хотя и выше чем использование вращения через редуктор.

Использование электромоторов переменного тока в однофазной сети

Получить вращающееся магнитное поле статора проще всего в трёхфазной сети, но, несмотря на то, можно использовать асинхронные движки и в однофазной, бытовой сети. Требуется лишь проведение некоторых расчетов и изменение конструкции двигателя.

Формула изменений такова:

1. Размещение на статоре движка двух обмоток: стартовой и рабочей;
2. Включение в цепь конденсатора позволит сдвинуть по фазе ток в стартовой обмотке 90°. Практически можно сделать так: объединить обмотки трехфазного асинхронного двигателя, две обмотки в одну и установить конденсатор на это соединение.

Этот двигатель будет работать в бытовой сети, но, в отличие от двигателей постоянного тока, этот движок не регулируется по количеству оборотов, кроме того слабо переносит критические нагрузки и имеет меньший КПД. Мощность электродвигателя тоже сравнительно низка и во многом зависит от сети. Трехфазная сеть больше подходит для эксплуатации таких моторов.

В настоящее время электродвигатели широко распространены по всему миру. В числе их достоинств:

• высокое КПД, до 80%;
• высокая мощность двигателя при компактных размерах;
• неприхотливость в обслуживании;
• надежность;
• низкие требования к энергопитанию.

Но в тоже время существует ряд проблем, которые ограничивают их более широкое распространение. Так, например, их мобильность ограничивает источники питания – в настоящее время нет достаточно мощных источников питания, которые смогли бы обеспечить длительную функциональность такого устройства. Единственным исключением из правил является атомный реактор. Гребные электродвигатели подводных лодок и кораблей имеют отличную автономность, но в то же время использование энергоносителей таких размеров невозможно в быту. Ситуацию могли бы исправить графеновые аккумуляторы, но их перспективы пока туманны.

Электромобиль

Видео

Оцените статью:

Электродвигатель — урок. Физика, 8 класс.

Рассмотрим техническое применение физических закономерностей (взаимосвязь магнитных и электрических явлений) на модели электродвигателя (рис. \(1\)).

 

Рис. \(1\)

 

Со стороны магнитного поля на вертикальные участки рамки будут действовать силы \(F\), направленные перпендикулярно току в рамке. Поскольку в вертикальных участках рамки ток имеет противоположное направление (в левой части рамки — вниз, а в правой — вверх), то и силы, действующие на вертикальные участки рамки, будут одинаковы по модулю, но противоположны по направлению (слева — вперёд, к наблюдателю, а справа — назад, от наблюдателя).

Действие равных по модулю, но противоположных по направлению сил на рамку приведёт к повороту рамки на \(180\)° против часовой стрелки, если смотреть на неё сверху.

Если каким-либо образом в этот момент изменить направление тока в рамке в другую сторону, то рамка сделает ещё пол-оборота против часовой стрелки. Таким образом, изменяя направление тока в рамке на противоположное каждые пол-оборота, можно заставить рамку вращаться в одну и ту же сторону.

 

Рассмотрим насаженную на вертикальную ось прямоугольную рамку \(ABCD\). Рамка представляет собой небольшое количество витков изолированного провода (рис. \(2\)). Концы провода соединяются с полукольцами \(2\).

 

Рис. \(2\)

 

Для соединения рамок с электрической цепью полукольца прижимаются к металлическим пластинам, которые называют щётками. Одна из щёток соединена с положительным полюсом источника, вторая соединена с отрицательным полюсом источника напряжения.

 

Так как за направление тока принимают движение от положительного полюса к отрицательному полюсу, то на участках проводника \(AB\) и \(CD\) токи противоположны по направлению. Поэтому силы, действующие на стороны рамки \(AB\) и \(CD\) направлены в противоположные стороны, что и вызывает поворот рамки (в данном случае по часовой стрелке). Так как к рамке присоединены полукольца, то и они тоже повернутся и образуют контакт уже с другой  щёткой. При этом ток начнет протекать в другую сторону. Силы, возникающие при этом, будут продолжать вращать рамку в прежнем направлении (по часовой стрелке).

 

Вращение катушки с током в магнитном поле используется в устройстве электрического двигателя.

 

В  технике применяют электродвигатели, обмотка которых содержится большое количество витков проволоки, которые размещаются в специальных прорезях железного цилиндра — ротора двигателя (рис. \(3\)). Иногда его называют якорем. Он служит для усиления магнитного поля, возникающего при протекании тока по виткам проволоки.

 

Рис. \(3\)

 

Магнитное поле, в котором вращается ротор двигателя, создаётся статором, который также является сильным электромагнитом. Питание электромагнита осуществляется от того же источника тока, что питает обмотку ротора. Внутри ротора проходит металлический вал — он по сути является осью вращения. Этот вал соединяется с механизмом, который нужно привести во вращение. И во время поворота якоря начинает вращаться весь механизм.

  

Электродвигатели постоянного тока чаще всего можно встретить в транспорте — троллейбусы, трамваи, метро) или в промышленности (подъёмные краны, станки металлопроката).

При работе с легковоспламеняющимися веществами, например, с бензином или нефтью, используются безыскровые электродвигатели. Такие двигатели ставят в насосах нефтяных скважин и бензоколонках.

 

Кроме электродвигателей постоянного тока используют электродвигатели переменного тока. Они есть в каждой квартире, как составная часть стиральной машины, холодильника, пылесоса.  

 

Почему все большее и большее используют электродвигатели? Это связано с их размерами (они меньше, чем тепловые аналоги той же мощности), но самое главное преимущество связано с воздействием на окружающую среду. Электродвигатели не выделяют выхлопные газы и дым. Например, электромобиль (начиная с производства комплектующих частей) за срок службы оказывается в 5-7 раз экологичнее, чем его аналог с тепловым двигателем. Мощности электродвигателя позволяют достичь высоких КПД.

Условное обозначение электродвигателя на электрических схемах представлено на рисунке \(4\).

 

Рис. \(4\)

Борис Семёнович Якоби, русский учёный, считается одним из первых изобретателем электрических двигателей.

Отрицательным свойством любого двигателя является именно потеря энергии в виде рассеивания тепла, что приводит к перегреванию атмосферы при большом количестве двигателей.

 

Виды и типы электродвигателей – постоянного и переменного тока, синхронные и асинхронные

Электрические машины (электродвигатели), преобразовывающие электроэнергию в механическую имеют широкую сферу применения и повсеместно используются в быту и на производстве.

Несмотря на типовое конструктивное исполнение (наличие неподвижного статора или индуктора и вращающегося ротора или якоря) и принцип действия эти устройства разделяются на виды имеющими свои особенности:

• тип и значение напряжения питания;
• характер синхронизации рабочего поля с частотой вращения ротора.

С преимуществами и недостатками каждого вида стоит ознакомиться заранее.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ВИДЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Одним из основных параметров классификации является тип напряжения питания:

• постоянное;
• переменное.

Двигатели постоянного тока, подключаются к аккумуляторам, солнечным батареям или блокам питания. Данная группа представлена двигателями с возможностью самосинхронизации, повышенной перегрузочной способностью и равномерностью вращения.

Из-за потребности в источнике постоянного напряжения их применение ограничено, но именно этот вид двигателей используется при необходимости точной и быстрой регулировки электроприводов с высокой мощностью.

Двигатели переменного тока являются более универсальными и имеют широкую сферу применения. Этот тип электродвигателей имеет простую конструкцию со статором из ферромагнитных пластин и устанавливается практически везде – от бытовых приборов до приводов тяжелого оборудования.

Похожее исполнение и принцип действия с электродвигателями постоянного тока имеют двигатели пульсирующего тока и универсальные устройства, работающие на обоих видах питания.

Первые устанавливаются на электровозах и подключаются через соответствующие выпрямители. Вторые применяются при необходимости получения частоты вращения свыше стандартных 3000 об/мин и чаще всего устанавливаются в бытовой технике, работающей и от аккумуляторов, и от обычной сети.

В зависимости от конструкции электродвигатели постоянного тока разделяются на коллекторные, оснащенные щеточно-коллекторным узлом, и бесколлекторные (они же – вентильные). Первые в свою очередь разделяются на виды с самовозбуждением (параллельным, последовательным или смешанным) или с независимым возбуждением обмотки.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В зависимости от принципа действия и характера взаимодействия с электромагнитным полем полем двигатели переменного тока разделяются на:

• синхронные;
• асинхронные.

У первых угловая скорость магнитного поля статора всегда совпадает или движется дискретно частоте вращения ротора.

Устройство таких двигателей таких типов бывает разным: мощные виды синхронных двигателей практически всегда имеют на якоре обмотку возбуждения, устройства с малой и средней мощностью оснащаются постоянным магнитами.

Также в группу синхронных входят модели с питанием обмотки от полупроводниковых элементов (вентильные реактивные электродвигатели) и устройства с шаговым угловым перемещением ротора.

Асинхронные электрические машины имеют самую широкую сферу применения и наиболее распространены в быту и производстве.

Данная группа представлена электродвигателями с разным числом фаз на обмотке (одно-, двух-, трех- и многофазные) и исполнением ротора (фазным и короткозамкнутым). Конструкция статора при этом практически едина, разница проявляется только в вариантах исполнения обмотки.

Помимо основных параметров (типа напряжения питания, синхронизации э/м поля с частотой вращения и исполнением статора и ротора) все электродвигатели условно разделяются на:

1. Модели с разной категорией и климатическим исполнением. Основным ориентиром при выборе конкретного типа служит советский, но все еще действующий ГОСТ 15150-69.

2. Виды с разной степенью пыле- и влагозащиты корпуса – от IP21 до IP68.

3. Двигатели для повторно-кратковременного запуска или продолжительного применения в рабочем режиме. Примером первых служат системы электропривода кранов, лебедок или шиберов, вторых – э/д насосов, вентиляторов или другого непрерывно работающего оборудования.

4. Устройства с малой, средней и большой мощностью.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Постоянного тока.

Рабочие характеристики электродвигателей этого вида во многом зависят от типа подключения обмотки возбуждения.

При последовательном возбуждении достигается максимально высокий момент на валу, но увеличиваются риски ухода системы «в разнос», при параллельном – при меньшем моменте более стабильны обороты, при смешанном – возникает возможность регулировки обеих параметров.

Лучшие показатели в плане точности регулировки пускового момента и скорости имеют двигатели с независимым возбуждением, имеющие возможности регулировки параметров вне зависимости от нагрузки на валу.

Свою роль играет и конструктивное исполнение. Виды с коллекторно-щеточным узлом имеют доступную стоимость и простую регулировку, но склонны к относительно быстрому износу и перегреву. Вентильные бесконтактные электродвигатели характеризуются повышенным КПД и долгим сроком службы, но стоят дороже.

К общим преимуществам постоянников относят:

• возможность и несложную реализацию регулировки частоты вращения;
• сравнительную простоту исполнения;
• отличные пусковые свойства;
• возможность эксплуатации в режиме электродвигателя и генератора;
• компактные габариты.

Минусы проявляются в ограничении применения по типу питания, высокой себестоимости, сложности в эксплуатации и повышенном износе у коллекторных разновидностей. Щетки в узле при необходимости меняются, но это требует дополнительных средств и времени.

Несмотря на недостатки, применение этого типа электродвигателей признано оптимальным при оснащении подъемного, бурового и ряда производственного оборудования. Именно ими оснащают привода эскалаторов, электротранспорта, типографских станков и работающего от батарей ручного электро инструмента.

Синхронные электродвигатели переменного тока.

Преимущества этого вида проявляются в стабильности частоты в пределах заданной нагрузки, сопротивляемости перегрузкам, эргономичности и минимальной чувствительности к перепадам напряжения. При необходимости они могут использоваться в качестве генераторов.

Минусы определяются усложненной конструкцией двигателя, более трудным пуском и проблемами при регулировке скорости. Последний параметр остается стабильным и меняется лишь при изменении частоты тока питания. Применение этих видов считается оправданным при мощности потребления свыше 100 Вт, в остальных случаях они замещаются асинхронными видами.

Максимальный эффект достигается при их вводе в системы привода компрессоров, насосных станций, крупногабаритных вентиляторов и аналогичного промышленного оборудования.

Асинхронные двигатели.

Показатели машин этого типа напрямую зависят от числа фаз обмотки и ее исполнения. Наиболее востребованный вид – трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором используется практически везде, от бытовой техники до промышленных станков и машин. Тот же тип со встроенной многофазной обмоткой признан самым совершенным и надежным.

Востребованность асинхронных электродвигателей объясняется простотой производства (и как следствие – более низкой себестоимостью), надежностью и низкими расходами при применении.

Назвать их идеальными нельзя, этот тип имеет небольшой пусковой момент, ограниченный коэффициент мощности, зависимость от перепадов напряжения и слабую регулировки скорости.

Последние два недостатки устраняется вводом в схемы частотного преобразователя, в целом плюсы асинхронных устройств преобладают над минусами.

  *  *  *

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Характеристики электродвигателей постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока используют там, где необходим большой диапазон регулировки скорости, а также наибольшая точность поддержания скорости вращений привода и регулировка скорости выше номинальной.

Постоянные электродвигатели

• Работа электродвигателя постоянного тока основана на явлениях электрической магнитной индукции. На проводник с током воздействует сила, которая определяется по правилу левой руки.
• Проводник пересекает магнитные силовые линии, в которых существует определенная электромагнитная сила. Электрическая мощность преобразуется в механическую, но при этом частично затрачивается на нагревание самого проводника. 
• Если рассматривать характеристики электродвигателей постоянного тока, по конструкции они состоят из индуктора, якоря, разделенных между собой воздушными зазорами. На основных полюсах имеется обмотка, которая предназначена для создания определенного магнитного поля, а на добавочных полюсах обмотка служит для максимального улучшения коммутации.
• Якорь состоит из магнитной системы, рабочей обмотки и коллектора. Специальные щетки обеспечивают контакт с коллектором. В свою очередь и щетки, и щеткодержатели крепятся на траверсе, связанном с корпусом.

Управление электродвигателем постоянного тока

Способ управления электродвигателем постоянного тока, как правило, подробно описан в инструкции к нему. Например, существует реостатно-контакторное управление, управление по системе генератор-двигатель, управляемый выпрямитель-двигатель, импульсное управление.

Если Вы покупаете электродвигатель постоянного тока в нашей компании, специалисты проведут монтаж и подробно объяснят способы управления. Кроме того, Вы можете сразу оформить договор на техническое обслуживание электродвигателя постоянного тока. А при необходимости текущего или капитального ремонта вызвать наших специалистов.

Просмотров: 1169

Дата: Пятница, 06 Сентябрь 2013

Двигатель постоянного тока

Двигатели постоянного тока предназначены для превращения энергии постоянного тока в механическую работу.

Электродвигатели постоянного тока, намного меньше распространены, нежели двигатели переменного тока. Это связано в первую очередь со сравнительной дороговизной, более сложным устройством, сложностями в обеспечении питания. Но, несмотря на все эти недостатки, ДПТ имеют немало плюсов. Например, двигатели переменного тока, сложно регулировать, ДПТ же отлично регулируются массой способов. Кроме того ДПТ имеют более жесткие механические характеристики и позволяют обеспечить большой пусковой момент.

Электродвигатели постоянного тока применяются в качестве тяговых двигателей, в электротранспорте, в качестве различных исполнительных устройств.

Устройство двигателей постоянного тока

Конструкция двигателя постоянного тока аналогична двигателю переменного тока, но все же имеются существенные различия. На станине 7, которая изготавливается из стали, установлена обмотка возбуждения в виде катушек 6. Между основными полюсами, могут устанавливаться дополнительные полюса 5, для улучшения свойств ДПТ. Внутри устанавливается якорь 4, который состоит из сердечника и коллектора 2, и устанавливается с помощью подшипников 1 в корпус двигателя. Коллектор является существенным отличием от двигателей переменного тока. Он соединяется с щетками 3, что позволяет подавать или в генераторах, наоборот снимать напряжение с якорной цепи.

Принцип действия

Принцип действия ДПТ основан на взаимодействии магнитных полей обмотки возбуждения и якоря. Можно представить, что вместо якоря у нас рамка, через которую протекает ток, а вместо обмотки возбуждения постоянный магнит с полюсами N и S. При протекании постоянного тока через рамку, на нее начинает действовать магнитное поле постоянного магнита, то есть рамка начинает вращаться, причем, так как направление тока не меняется, то и направление вращения рамки остается прежним.

При подаче напряжения на зажимы двигателя начинает протекать ток в обмотке якоря, на него, как мы уже знаем, начинает действовать магнитное поле машины, при этом якорь начинает вращаться, а так как якорь вращается в магнитном поле, начинает образовываться ЭДС. Эта ЭДС направлена против тока, в связи с этим её называют противоЭДС. Её можно найти по формуле

Где Ф – магнитный поток возбуждения, n – частота вращения, а Cе это конструктивный момент машины, который остается для нее постоянным.

Напряжение на зажимах больше чем противоЭДС на величину падения напряжение в якорной цепи.

А если домножить это выражение на ток, то получим уравнение баланса мощностей.

Левая часть уравнения UI_я представляет собой мощность подаваемая электродвигателю, в правой части первое слагаемое EIя представляет собой электромагнитную мощность, а второе I_яR_я мощность потерь в цепи якоря.

Рекомендуем прочесть статью — пуск двигателя постоянного тока.

Просмотров: 22928

Электродвигатели П51 М — Электро-двигатели.ру

Электродвигатели П51 М постоянного тока мощностью от 2,7 до 14,5 кВт.

Электродвигатели П51 М предназначены для работы в электроприводах постоянного тока с питанием от полупроводниковых преобразователей и от генераторов.

Обозначение — П51 М, где:

П — электрические машины постоянного тока;

Х — исполнение по степени защиты и способу охлаждения:

Без буквы — брызгозащищенное с самовентиляцией;

Б — закрытое исполнение с естественным охлаждением;

51 — условный габарит электрической машины:

М — морское исполнение.

Электродвигатели П51 М постоянного тока, технические характеристики:

Тип	Р,кВт	U, В	n, мин-1
П51 М	2,7	110, 220	750
	4,2	110, 220	1000
	6,4	220	1400
	7,4	110, 220	1500
	13,5	220	2800
	14,5	110, 220	3000

Двигатели допускают регулирование частоты вращения от номинальной путем изменения тока возбуждения при мощности на валу не выше номинальной.

Регулирование частоты вращения вниз от номинальной осуществляется изменением напряжения на якоре при неизменном токе в обмотке возбуждения. Напряжение на обмотке возбуждения при этом должно соответствовать номинальному напряжению якоря.

Двигатели с независимой вентиляцией допускают регулирование частоты вращения вниз от номинальной (до 100 об/мин) изменением напряжения на якоре при моменте вращения не выше номинального. Двигатели с самовентиляцией допускают регулирование частоты вращения вниз от номинальной (до 100 об/мин) изменением напряжения на якоре с уменьшением момента.

 

Электродвигатели П51 М постоянного тока, габаритные и монтажные размеры:

Тип	b1	b10	b11	b31	b32	d1	d10	d20	d24	d25	d30	l1	l10	I11	l20	l21	l30	l31	l33	l37	h
П51М	10	265	330	296	185	35	22	255	300	215	348	80	225	275	—	—	601	115	691	—	180
ПБ51М													—	—	4	15	605	—	—	84	—

 

Если электродвигатели П51 М вам не подходят, то посмотрите технические характеристики всей серии П от 11 до 112 габарита:

Электродвигатели П от 11 до 112 габаритов.

Что такое электродвигатель?

Электродвигатель представляет собой устройство, преобразующее поток электрического тока в механическое вращение шпинделя или ротора. Во многих приложениях вращение превращается в линейное движение.

 

Как работает электродвигатель?

Существует множество вариантов и вариантов электродвигателей; например, двигатели постоянного тока – щеточные или бесщеточные и двигатели переменного тока – асинхронные (или асинхронные) и синхронные. Двигатели могут работать при различных напряжениях в зависимости от области применения и доступного источника питания.

Работа двигателя зависит от двух свойств электрического тока. Во-первых, электрический ток, протекающий по проводу или катушке, создает магнитное поле.

Во-вторых, изменяющийся ток в проводнике, например, от источника переменного тока, индуцирует напряжение в проводнике (самоиндукция) или во вторичном проводнике (взаимная индуктивность). Ток, протекающий в цепи вторичного проводника, также будет создавать магнитное поле, как указано выше.

У магнита одинаковые полюса отталкиваются, а противоположные притягиваются. Во всех двигателях конструкция использует это свойство для обеспечения непрерывного вращения ротора.

 

 

 

На приведенной ниже диаграмме показана кривая трехфазного переменного тока; каждая фаза разделена фазовым углом 120 ⁰ , как показано на векторной диаграмме в середине.

 

 

При определенном фазовом угле будет результирующее направление поля, которое можно вычислить путем сложения векторов; постоянный магнит(ы) в роторе будет выглядеть так, чтобы выровняться с направлением поля, и по мере того, как форма сигнала переменного тока «прогрессирует» во времени, ротор будет вращаться, как показано на рисунке.

на 30 °:

для 90 ° С

на 180 ° С

и так далее через один полный цикл (360 ⁰ ), где ротор эффективно вернется в исходное положение и повторит процесс снова.

 

Как выбрать электродвигатель?

Не во всех случаях можно использовать трехфазный синхронный двигатель; хотя размер эффективен для его мощности, приведенный выше двигатель был бы слишком большим, например, для привода DVD-плеера.Кроме того, трехфазное питание не было бы идеальным для бытовых (или большинства коммерческих) ситуаций; Таким образом, применение является важным фактором при определении размера и напряжения питания.

Мощность (через крутящий момент), требуемая от двигателя, является важным фактором; каковы динамические аспекты применения – нагрузка, ускорение/торможение и расстояния, которые необходимо переместить в радиальном или поперечном направлении?

Также важна стабильность скорости вращения; двигатель должен работать с постоянной скоростью, даже при низких оборотах?

Наконец, следует учитывать условия окружающей среды — какова рабочая температура и могут ли возникнуть проблемы с водой или пылью? Будет ли двигатель работать во взрывоопасной среде и будет ли требоваться класс ATEX?

 

Типы электродвигателей

Как указано выше, существует множество вариантов двигателей; с питанием от постоянного или переменного тока и различных напряжений, в зависимости от применения.

Важным фактором при выборе двигателей является разница между серводвигателями и шаговыми двигателями. Серводвигатель имеет механизм обратной связи — сигнал обратной связи сравнивается с заданным значением до тех пор, пока не будет нулевой разницы, когда двигатель достигнет желаемого положения.

 

 

Шаговый двигатель также обеспечивает управление, но его можно рассматривать как цифровую версию двигателя со специальной конструкцией. Несколько независимых катушек статора (статор является неподвижной частью двигателя) и специально разработанный ротор позволяют двигателю перемещаться в заданное положение или под углом в соответствии с командой.

Шаговые двигатели идеально подходят для маломощных и недорогих приложений, таких как дисковод компакт-дисков. И наоборот, серводвигатели лучше подходят для приложений с более высокой мощностью, высоким ускорением и высокой точностью.

 

Типичные области применения электродвигателей

Электродвигатели находят широкое применение в быту, например, в стиральных машинах для компакт-дисков, DVD-дисков и т. д., и в коммерческих целях, например, в медицине, офисах и промышленности.В сочетании с линейным исполнительным механизмом типичными приложениями являются, среди прочего, автомобилестроение, погрузочно-разгрузочные работы, робототехника, производство продуктов питания и напитков, а также упаковка.

 

Нужно ли мне что-то еще, чтобы электродвигатели работали?

Важное значение имеет подходящее электропитание и соответствующие кабели для оборудования. В любом случае двигатель должен быть соединен с его приводными компонентами напрямую, через шестерни или ремни, и для этого может потребоваться демпфирование вибрации.Датчики температуры являются разумным дополнением, и в случае возможного перегрева потребуется вентилятор с подходящей вентиляцией.

Кабели необходимы для подачи питания и сигналов управления между двигателем и приводом (см. статью «Что такое электропривод»).

Электродвигатель

: определение и примеры — видео и расшифровка урока

Как работают электродвигатели?

Электродвигатели работают на принципах электромагнетизма. Когда заряды неподвижны, они создают электрические поля.Но когда заряды движутся, они создают магнитные поля. Например, ток в проводе создает собственное магнитное поле. Это то, что мы используем в электродвигателе для создания движения.

Электродвигатель содержит катушку с проволокой (иногда называемую соленоидом), которая создает магнитное поле, когда через нее проходит электричество. Это все вместе известно как электромагнит.

Затем по проволочной петле, расположенной внутри магнитного поля этого электромагнита, подается ток.

Оказывается, когда ток течет через магнитное поле, на заряды действует магнитная сила под углом 90 градусов к направлению их движения. Из-за этого проволока в целом ощущает большую силу. И эта сила заставляет проволочную петлю двигаться; электрическая энергия превратилась в движение.

Если мы посмотрим на схему проволочной петли внутри магнитного поля, то увидим, что по сторонам B и D текут токи в противоположных направлениях. Из-за этого магнитные силы, которые они ощущают, также действуют в противоположных направлениях.Сторона B ощущает силу, приложенную к странице, а сторона D ощущает силу, исходящую от страницы. Эти две силы вместе заставляют проволочную петлю вращаться.

Это вращение является основой для большинства электродвигателей, использующих вращательные движения.

Примеры электродвигателей

Электромобиль оснащен электродвигателем. Энергия, запасенная в аккумуляторах автомобиля, преобразуется во вращение колес.

Кухонный комбайн работает точно по тому же принципу.Электрическая энергия из розетки превращается во вращение в кухонном комбайне, и если вы прикрепите лезвия к вращающейся части, она может разрезать вашу еду.

Даже лифт работает по тому же принципу. В случае с лифтом конечное движение не является вращением, но оно по-прежнему основано на электрических проводах, ощущающих силы внутри магнитных полей.

Краткий обзор урока

Электродвигатель — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в движение, обычно во вращение.Он превращает электрическую энергию в механическую энергию или кинетическую энергию (кинетическая энергия означает движение). Это работает с использованием электромагнетизма. Петля провода, содержащая ток, проходит через магнитное поле электромагнита. Это движение зарядов внутри внешнего магнитного поля создает силу на этих зарядах под углом 90 градусов к направлению их движения. Из-за этого одна сторона петли воспринимает силу в одну сторону, а другая сторона петли — в противоположную. Это заставляет проволочную петлю вращаться.

Если это вращение прикрепить к оси, его можно использовать для многих полезных вещей. В автомобиле электрический двигатель вращает колесо автомобиля. В кухонном комбайне он поворачивает лезвия, чтобы нарезать пищу. А в лифте другой тип электродвигателя заставляет лифт подниматься. Но каким бы ни был двигатель, все работает, пропуская ток через внешнее магнитное поле для создания силы.

Краткий обзор

Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.Этот процесс работает с использованием электромагнетизма, когда одна сторона проволочной петли воспринимает силу в одну сторону, а другая сторона петли — в противоположную. Это заставляет проволочную петлю вращаться.

Электрическая энергия превращается во вращение. Прикрепление лезвий к вращающейся части позволит нарезать продукты.

Результаты обучения

Цель этого урока по электродвигателям — помочь вам подготовиться к следующему:

• Описать электродвигатель
• Обсудить внутреннюю работу электродвигателя
• Приведите примеры электродвигателей

Основы и применение электродвигателей для автомобильной промышленности

Поскольку электрификация автомобилей находится на подъеме, крайне важно, чтобы возможности и ограничения связанных устройств и систем понимались на более высоком уровне, чем это считалось ранее адекватным.Например, у Tesla Model S 62 электродвигателя, а у Model X — 70! Они двигают автомобиль и обеспечивают комфорт. Их конструкция должна отражать наихудшие сценарии эксплуатации, рабочие циклы, окружающую среду, страну использования и ее стандарты и т. д. Надежная конструкция каждого компонента системы требует четкого понимания основ, а также практических знаний всего интерфейсного оборудования, включая новейшие применяемые материалы и технологии охлаждения. Поскольку междисциплинарные задачи проектирования электродвигателя должны соответствовать часто противоречивым требованиям, таким как стоимость, эффективность, размер, вес, надежность и т. д.важно, чтобы инженер со специализацией в одной дисциплине обладал практическими знаниями в других соответствующих дисциплинах наряду с новейшими методами анализа. Цель этого курса — познакомить с фундаментальными физическими принципами, регулирующими работу электродвигателей.

Цели обучения

Посещая этот семинар, участники смогут:

• Описывать принципы работы электродвигателя
• Приводить примеры противоречивых требований
• Объяснить роль членов команды и необходимость междисциплинарного подхода к проектированию, созданию, испытанию и успешному производству электродвигателя
• Выбор правильного электродвигателя для данного применения
• Определите различные категории двигателей постоянного и переменного тока
• Определите основные различия между различными типами электродвигателей, такими как бесщеточные двигатели постоянного тока, асинхронные двигатели, двигатели с постоянными магнитами, реактивные двигатели и т. д.
• Определение/определение требований к крутящему моменту/мощности в зависимости от скорости для конкретной функции
• Определите ключевые подсистемы электродвигателя, такие как статор, ротор и вспомогательные устройства, включая их компоненты

Кто должен присутствовать

Этот курс предназначен для инженеров и менеджеров, которые имеют дело с линейным или вращательным движением либо для преобразования электроэнергии в механическую энергию, либо наоборот, но имеют мало или совсем не знают, как работает электродвигатель независимо или в системе.Такое знакомство и фундаментальное понимание может помочь избежать принятия неправильных решений, которые могут негативно повлиять на финансовые показатели компании, а также на ее репутацию.

Предпосылки

Желательна инженерная степень; другие люди, хорошо разбирающиеся в физике на уровне колледжа, также сочтут эту информацию ценной.

Вы должны пройти все контактные часы курса и успешно пройти оценку обучения, чтобы получить CEU.

Электродвигатель. Факты для детей

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическое движение. Динамо или электрический генератор делают обратное: они превращают механическое движение в электрическую энергию. Большинство электродвигателей работают за счет силы магнетизма. Также использовались электростатические двигатели.

К машинам с электродвигателями относятся: вентиляторы, стиральные машины, холодильники, насосы и пылесосы.

Внутри электродвигателя

Анимация, показывающая работу коллекторного электродвигателя постоянного тока.

Начнем с общего плана простого двухполюсного электродвигателя постоянного тока. Простой двигатель состоит из шести частей:

• Якорь или ротор
• Коллектор
• Щетки
• Ось
• Полевой магнит
• Какой-то блок питания постоянного тока

Электродвигатель основан на магнитах и ​​магнетизме: двигатель использует магниты для создания движения.Если вы когда-нибудь играли с магнитами, то знаете об основном законе всех магнитов: противоположности притягиваются, а подобное отталкивается. Итак, если у вас есть два стержневых магнита с концами, помеченными «север» и «юг», то северный конец одного магнита будет притягивать южный конец другого. С другой стороны, северный конец одного магнита будет отталкивать северный конец другого (и точно так же южный будет отталкивать юг). Внутри электродвигателя эти притягивающие и отталкивающие силы создают вращательное движение.

Чтобы понять, как работают электродвигатели, нужно понять, как работают электромагниты.Электромагнит является основой электродвигателя.

Электродвигатели подразделяются на две разные категории: постоянного тока (постоянного тока) и переменного тока (переменного тока). В этих категориях существует множество типов, каждый из которых обладает уникальными способностями, которые хорошо подходят им для наилучшего применения.

История

В 1821 году Майкл Фарадей изготовил первый электродвигатель. Он работал, используя силу магнетизма.

Он создал простой электромагнит, взяв гвоздь и проволоку, обернув около 100 петель проволоки вокруг гвоздя и подключив его к батарее.При этом у него был простой электромагнит с северным и южным полюсами. В середине гвоздя он сделал отверстие и вставил в отверстие веретено, чтобы гвоздь мог вращаться. Затем он взял магнит в форме подковы и поместил в середину гвоздь, обмотанный проволокой.

Он подключил провод северного полюса к отрицательному полюсу батареи и провод южного полюса к положительному полюсу. Основной закон магнетизма сказал ему, что произойдет: северный конец электромагнита оттолкнет северный конец подковообразного магнита и притянет южный полюс.То же самое произошло и с другой стороны ногтя, в результате чего ноготь повернулся.

Фарадей не был доволен результатом работы электродвигателя, так как двигатель провернулся только один раз. Он поменял полярность батареи и провод, обмотанный гвоздем, снова повернулся всего один раз. Если бы он менял полярность каждый раз, когда северный полюс гвоздя, обернутого проволокой, находится напротив южного полюса подковообразного магнита, то он получил бы искомый результат. Обернутый проволокой гвоздь будет вращаться и вращаться вокруг шпинделя (пока батарея не разряжена).

Связанные страницы

Картинки для детей

• Вид в разрезе статора асинхронного двигателя.

• Электромагнитный эксперимент Фарадея, 1821 г.

• «Электромагнитный саморотор» Джедлика, 1827 г. (Музей прикладного искусства, Будапешт). Исторический двигатель прекрасно работает и сегодня.

• Ротор электродвигателя (слева) и статор (справа)

• Маленький игрушечный двигатель постоянного тока с коммутатором

• Работа щеточного электродвигателя с двухполюсным ротором и статором с ПМ.(«N» и «S» обозначают полярность на внутренних поверхностях магнитов; внешние грани имеют противоположную полярность.)

• Современный недорогой универсальный двигатель, от пылесоса. Обмотки возбуждения темно-медного цвета, сзади, с обеих сторон. Пластинчатый сердечник ротора серый металлик, с темными пазами для намотки катушек. Коммутатор (частично скрытый) потемнел от использования; это ближе к фронту. Большой коричневый литой пластиковый элемент на переднем плане поддерживает направляющие щеток и щетки (с обеих сторон), а также передний подшипник двигателя.

• Большой асинхронный двигатель переменного тока мощностью 4500 л.с.

• Миниатюрный двигатель без сердечника

Электродвигатель — двигатель постоянного тока, типы двигателей постоянного тока, двигатели переменного тока, принципы работы трехфазного двигателя — электрические, магнитные, токовые и полевые

Электродвигатель — это машина, используемая для преобразования электрической энергии в механическую энергию. Электродвигатели чрезвычайно важны для современной жизни, они используются в самых разных местах, например.г., пылесосы, посудомоечные машины, компьютерные принтеры, факсимильные аппараты, видеомагнитофоны, станки , полиграфические прессы, автомобили, системы метро, ​​ очистные сооружения и водопроводные насосные станции.

Основные физические принципы работы электродвигателя известны как закон Ампера и закон Фарадея. Первый утверждает, что электрический проводник, находящийся в магнитном поле, будет испытывать силу , если любой ток, протекающий через проводник, имеет составляющую, направленную под прямым углом к ​​этому полю.Изменение направления тока или магнитного поля создаст силу, действующую в противоположном направлении. Второй принцип гласит, что если проводник перемещается через магнитное поле, то любая составляющая движения, перпендикулярная этому полю, создаст разность потенциалов между концами проводника.

Электродвигатель состоит из двух основных элементов. Первый, статический компонент, состоящий из магнитных материалов и электрических проводников для создания магнитных полей желаемой формы, известен как статор .Второй, который также состоит из магнитных и электрических проводников для создания определенных магнитных полей, которые взаимодействуют с полями, создаваемыми статором, известен как ротор . Ротор содержит подвижный компонент двигателя, имеющий вращающийся вал для соединения с приводимой в движение машиной и некоторые средства поддержания электрического контакта между ротором и корпусом двигателя (обычно щетки из углеродистой стали , прижатые к токосъемным кольцам). При работе электрический ток, подаваемый на двигатель, используется для создания магнитных полей как в роторе, так и в статоре.Эти поля толкают друг друга, в результате чего ротор испытывает крутящий момент и, следовательно, вращается.

Электрические двигатели делятся на две широкие категории, в зависимости от типа применяемой электрической энергии: двигатели постоянного тока (DC) и двигатели переменного тока (AC).

Первый электрический двигатель постоянного тока был продемонстрирован Майклом Фарадеем в Англии в 1821 году. Поскольку единственными доступными источниками электроэнергии был постоянный ток, первые коммерчески доступные двигатели были типа постоянного тока, которые стали популярными в 1880-х годах.Эти двигатели использовались как для маломощных, так и для высокомощных приложений, таких как электрические уличные железные дороги. Только в 1890-х годах, когда появилась электроэнергия переменного тока, двигатель переменного тока был разработан, в первую очередь корпорациями Westinghouse и General Electric. В течение этого десятилетия было решено большинство проблем, связанных с однофазными и многофазными двигателями переменного тока. Следовательно, все основные характеристики электродвигателей были разработаны к 1900 году.

Двигатели для электрических велосипедов | Запчасти для электрических велосипедов

Вы слышали (или, может быть, даже уже владеете) об электронном велосипеде, двухколесном транспортном средстве, которое помогает вам крутить педали с помощью двигателя.Велосипеды с батарейным питанием стали более распространенными (и менее дорогими!) с годами. Но они по-прежнему вызывают некоторые вопросы о том, как именно работает двигатель и что это значит для опыта вождения. Поэтому мы исследовали растущую индустрию электронных велосипедов, чтобы узнать все, что могли, о двигателях и о том, как они взаимодействуют как с велосипедом, так и с гонщиком.

При этом мы поговорили с тремя экспертами: Джастином Лемир-Элмором, основателем и владельцем Grin Technologies, инжиниринговой компании из Ванкувера, которая специализируется на комплектах для электровелосипедов своими руками; Понтус Мальмберг, основатель Blix Bikes и соавтор моторов со ступичным приводом SpinTech; и Джонатан Вейнерт, Ph.Д., директор по стратегическому маркетингу глобальной мобильности корпорации Gates, работающей над велосипедами и электровелосипедами. Вот все, что вам нужно знать о двигателях для электровелосипедов.

4 лучших электровелосипеда, которые вы можете купить прямо сейчас

Кастомизируемый крейсер

Модель Х

Компания по производству электрических велосипедов

1949,00 долларов США

Заказывайте онлайн, поставляется в полностью собранном виде.

Электровелосипед с лучшим соотношением цены и качества

Темп 350

Дешевый и надежный проходной.

Компактный электронный груз

РадРаннер

Рад Силовые велосипеды

1299,00 долларов США

Доступный, мощный и доставляется немедленно.

Отличный пригородный автомобиль

Уровень пригородного поезда

Мощный и идеальный для поездок на работу.

---

В этом руководстве

В следующем объяснении мы рассмотрим следующие темы, посвященные электровелосипедам:

иди журрррр.

---

По существу, электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. В электронных велосипедах используются бесщеточные двигатели постоянного тока или двигатели BLDC, что означает, что они не используют щетки для изменения направления тока, протекающего к двигателю, как это делали старые электродвигатели. Эти щетки снижали эффективность двигателей и со временем изнашивались, поэтому бесщеточные двигатели были стандартом уже более десяти лет.

Бесщеточные электродвигатели используют постоянные магниты и электромагниты для преобразования электрической энергии в механическую.

Викисклад

Откройте двигатель BLDC, и вы увидите пучок проводов, намотанных на круглые ряды полюсов. Это статор; он становится электромагнитом, когда контроллер мотора пропускает ток от батареи по проводам. Вы также увидите круглую серию постоянных магнитов либо непосредственно внутри, либо снаружи статора. Ориентация магнитов относительно статора зависит от типа двигателя BLDC, но в любом случае это ротор.

Понимание взаимодействия между ротором и статором имеет решающее значение для понимания того, как работают двигатели электровелосипеда.Когда ток проходит через электромагниты статора в круговой последовательности, эти электромагниты отталкивают и притягивают постоянные магниты на роторе, заставляя его вращаться. Статор прикреплен к валу. На двигателе со средним приводом вал вращается для создания крутящего момента, и этот крутящий момент помогает вам крутить педали через небольшую переднюю звезду, соединенную с валом. В ступичных двигателях вал становится осью и поэтому не вращается. Вместо этого вращается сам ротор, заставляя вращаться весь двигатель (ступицу), тем самым создавая крутящий момент для вращения переднего или заднего колеса.

---

В дополнение к двигателю все электронные велосипеды имеют контроллеры двигателя и аккумуляторы. Контроллеры модулируют количество энергии, подаваемой на двигатель, который использует ваш ввод для передачи желаемого количества тока от батареи к двигателю. «Что делает электровелосипед электровелосипедом, так это то, как распределяется мощность», — говорит Лемир-Элмор.

Электровелосипеды с педалями могут использовать датчик скорости (также известный как частота вращения педалей), который регулирует электронную помощь, определяя частоту вращения педалей водителя, или датчики крутящего момента, которые определяют, какой крутящий момент велосипедист вкладывает в педали.У некоторых электронных велосипедов есть дроссели, которые позволяют вам использовать двигатель независимо от педалирования, хотя региональные законы определяют, где вы можете и не можете использовать электронные велосипеды с дросселем.

---

Несмотря на то, что они используют одну и ту же базовую технологию, двигатели, которые вы увидите на современных электронных велосипедах, выпускаются в трех основных вариантах. Двигатели среднего привода расположены в центре рамы велосипеда, где обычно находится каретка. Электровелосипеды с приводом от ступицы имеют двигатели в передней или задней ступице, и существует два типа ступичных двигателей.

Втулочные двигатели с прямым приводом, кроме подшипников, не имеют движущихся частей: двигатель просто вращается вокруг оси, закрепленной на дропауте рамы. В мотор-редукторах используется ряд планетарных передач для снижения частоты вращения двигателя и увеличения выходного крутящего момента.

Вы также найдете комплекты для вторичного рынка электровелосипедов, которые позволяют оборудовать стандартный велосипед двигателем со средним приводом или ступицей, а среди комплектов для вторичного рынка есть фрикционные приводы, в которых используется вращающееся колесо, которое контактирует с задним колесом для создать тягу.

Промежуточные приводы

Двигатель среднего привода Bosch в разобранном виде.

Предоставлено Бош

Двигатели среднего привода расположены между кривошипами электровелосипеда. Электродвигатель создает крутящий момент, который вращает вал, соединенный с передней звездой. Таким образом, двигатель дополняет вашу мощность педалирования в цепном приводе велосипеда, а не добавляет дополнительный источник энергии. В моторном блоке также есть система редуктора.Электродвигатели Bosch со средним приводом вращаются сотни раз в минуту — намного быстрее, чем вы могли бы крутить педали, — поэтому внутренняя передача двигателя снижает число оборотов на валу, тем самым оптимизируя производительность системы до удобной для водителя частоты вращения педалей от 50 до 80 об/мин. — говорит Вейнерт из Bosch. Все системы среднего привода, кроме самых дешевых, включают датчики переключения передач, которые отключают питание двигателя, когда вы переключаете передачи, чтобы избежать разрыва цепи, когда велосипед не включен.


Втулочные двигатели с прямым приводом

Разобранный двигатель с прямым приводом.Ступица и ротор (левый элемент с магнитами) вращаются вокруг статора (центральный элемент с проводкой).

Джастин Лемир-Элмор

Втулочные электродвигатели для электровелосипедов с прямым приводом — это самые простые электродвигатели для электровелосипедов. Вал двигателя становится задней осью. Поскольку вал зафиксирован на месте, двигатель (также известный как ступица) вращается вокруг вала, толкая вас вперед. По словам Лемира-Элмора из Grin Technologies, двигатели с прямым приводом, как правило, имеют больший диаметр, чем двигатели с редуктором, потому что большие ступицы означают повышенный рычаг и более высокий выходной крутящий момент, что необходимо для обеспечения достаточной мощности при более низких оборотах.Электровелосипеды с прямым приводом также могут генерировать электроэнергию во время торможения в процессе, называемом рекуперативным торможением.

«Двигатели идеально двунаправлены», — говорит Лемир-Элмор. «Они могут двигаться вперед и назад с одинаковой эффективностью». Когда вы нажимаете на тормоз, выключатель отсечки сообщает контроллеру мотора стать генератором, а сопротивление вырабатывает электрическую энергию. Энергия, полученная от рекуперативного торможения, минимальна — YouTuber Tom Stanton обнаружил увеличение средней дальности на 3.5 процентов с его рекуперативной системой, хотя прирост энергии увеличивается на холмистых трассах, но основным преимуществом является экономия тормозной способности на длинных спусках, поскольку энергия торможения поглощается электронным способом, а не за счет трения.

Мотор-редуктор с редуктором

Разобранный мотор-редуктор. Планетарные шестерни (вторая слева) замедляют скорость ступицы (справа).

Джастин Лемир-Элмор

Мотор-редуктор с редуктором работает так же, как мотор-редуктор с прямым приводом, за исключением того, что внутри ступицы есть электродвигатель, который вращается с гораздо большей скоростью.Вал этого двигателя соединяется с рядом планетарных шестерен, которые соединяются со ступицей, вращая ступицу с более низкой скоростью. Этот метод генерирует больший крутящий момент, но меньшую максимальную скорость.

Втулочные двигатели с редуктором, как правило, имеют меньший диаметр, чем двигатели с прямым приводом, потому что им не требуется такой большой двигатель для создания такого же крутящего момента на колесе, но планетарные передачи также делают ступицы шире. Двигатели также имеют механизм свободного хода: это означает, что потенциал для рекуперативного торможения отсутствует, но они будут двигаться свободно, вместо того, чтобы создавать незначительное сопротивление, когда они не находятся под напряжением, что делает электровелосипеды с мотор-редукторами более похожими на традиционные велосипеды. .

Фрикционные двигатели

Электровелосипеды с фрикционным приводом кажутся архаичными по сравнению с современными мотор-колесами и системами среднего привода, но недорогая конструкция имеет преимущества для велосипедистов, которые хотят переоборудовать традиционный велосипед с минимальными усилиями. Мотор с болтовым креплением приводит в движение небольшое колесо, которое контактирует с шиной, обычно под нижними перьями или над перьями сиденья, хотя некоторые комплекты крепятся к креплению тормоза вилки. Колесо мотора раскручивает шину, толкая вас вперед. Трение приводит к повышенному износу шин, но плюсом является то, что комплекты легко взаимозаменяемы между велосипедами .Вы не найдете фрикционных приводов на новых электронных велосипедах, потому что они, как правило, громоздки и менее эффективны, но комплекты «все в одном», такие как , этот от Alizeti , являются одними из самых простых способов электрифицировать стандартный велосипед.

Системы «сделай сам»

Если вы технически подкованы и не боитесь испачкать руки, вы можете дооснастить почти любой велосипед мотор-колесом или системой среднего привода. Выберите двигатель, метод помощи педалям и размер батареи в соответствии с вашими потребностями в комплектах вторичного рынка для электронных велосипедов.Например, системы с редукторным мотор-редуктором Bafang G310 являются фаворитами среди производителей электронных велосипедов, а весь комплект для самостоятельной сборки стоит от 479 до 2393 долларов, в зависимости от вашего выбора компонентов.

4 складных электровелосипеда

Лучшая цена

Rad Power RadMini

Толстые шины и дисковые тормоза для бездорожья.

Лучшее для любителей автофургонов

Авентон Синч

Забавный складной фэтбайк почти всегда в наличии.

Лучший подарок для друга

Складной электрический велосипед GSD S10

Складной электрический грузовой велосипед с пассажирскими подножками? Черт, да!

Настоящие магнитные колеса

Э-Джо Эпик Карбон

Mag колеса и скрытый аккумулятор

---

Выбор между электронным велосипедом со ступичным или средним приводом означает оценку ваших приоритетов в велосипеде.Имея это в виду, это плюсы и минусы каждого дизайна.

Плюсы и минусы среднего привода

Вообще говоря, средние приводы поднимаются по крутым склонам более эффективно, чем электровелосипеды с приводом от ступиц, потому что они могут использовать существующую зубчатую трансмиссию велосипеда, чтобы использовать более высокую передачу для подъема на низкой скорости. вместо того, чтобы дополнять его в качестве дополнительного нередукторного источника питания. (Недостаток эффективности возникает, когда ступичный двигатель не вращается с оптимальными оборотами — мощный редукторный ступичный двигатель должен быть таким же эффективным, как средний привод.) Центральное положение велосипеда также обеспечивает более сбалансированную езду. Это, в сочетании с преимуществом при лазании, делает их идеальным двигателем для электронных горных велосипедов.

Замена шин на электровелосипедах со средним приводом проще, потому что между рамой и ступицей нет проводки, что позволяет пользователям использовать любую колесную пару.

Система среднего привода STEPS от Shimano обеспечивает центрированное распределение веса.

Предоставлено Shimano

Обратной стороной добавления двигателя среднего привода к велосипеду с цепным приводом является повышенный износ цепи.Респектабельные производители электровелосипедов не будут экономить на качестве цепей, но дополнительный крутящий момент означает, что вы можете чаще заменять цепи. Средние приводы также дороже, потому что они содержат больше механических компонентов и более высокую передачу, что увеличивает стоимость.

Плюсы и минусы ступичного привода

Поскольку ступичные двигатели работают вне цепного привода велосипеда, они не изнашивают цепи и шестерни, как это могут делать промежуточные приводы. Они также дешевле, потому что производятся серийно в гораздо больших количествах и не требуют от производителей изменения рамы для соответствия конкретному двигателю.

Мотор-редуктор на Aventon Pace 500.

Тревор Рааб

Моторы-втулки

, особенно с прямым приводом, не так эффективно набирают высоту, как средние приводы. «Если вы едете в гору на низкой скорости, а двигатель также вращается на низкой скорости, вы превращаете большую часть этой мощности в тепло, а не в движение вперед», — говорит Вайнерт. Более высокая мощность, необходимая для двигателей-втулок с прямым приводом, означает более крупные двигатели и батареи, что увеличивает вес.

Распределение веса также не является центральным, хотя влияние на управляемость мотоцикла зависит от веса двигателя. Наконец, замена шин может быть утомительной, потому что вам нужно будет отсоединить провода, которые питают и управляют ступичным двигателем.

Электровелосипеды с 4 толстыми шинами

Rad Power Bikes RadRover 5

Этот вездесущий электронный жир сочетает в себе доступность и качество.

Сондорс Х

Массивные шины и закрытый аккумулятор обеспечат вам бездорожье.

Rad Power Bikes RadRunner 1

Этот электрический велосипед имеет переднее, центральное и заднее отделения.

Авентон Синч

Инновационный встроенный в раму аккумулятор позволяет складывать этот велосипед пополам.

---

Если вы рассматриваете электровелосипед с приводом от ступицы, узнайте, с редуктором или с прямым приводом. У каждой конструкции есть свои плюсы и минусы.

Вообще говоря, мотор-редукторы лучше подходят для низкоскоростных применений с высоким крутящим моментом, а двигатели с прямым приводом лучше подходят для высокоскоростных применений. «[Двигатели с редуктором] могут весить вдвое меньше, чем двигатель с прямым приводом, который имеет такой же крутящий момент», — говорит Лемир-Элмор, из-за более высоких внутренних оборотов двигателя с редуктором.

Однако из-за пониженного крутящего момента мотор-редукторы с трудом достигают той же максимальной скорости, что и системы с прямым приводом, которые могут работать на более высоких скоростях и большей мощности без перегрузки.Мотор-редукторы выбегают с меньшим сопротивлением, чем двигатели с прямым приводом, хотя дополнительное сопротивление выбегу двигателя с прямым приводом минимально; это эквивалентно добавлению еще одного комплекта шин, — говорит Лемир-Элмор.

Такие двигатели с прямым приводом, как правило, высокие и узкие. Рычаг, обеспечиваемый большим статором, делает их подходящими для высокоскоростных приложений.

Джастин Лемир-Элмор

Двигатели с прямым приводом, как правило, больше и тяжелее, потому что им требуется больше магнитного материала для создания крутящего момента на низкой скорости, но эта дополнительная мощность и механическая простота помогают им хорошо работать на более высоких скоростях.Они также имеют тенденцию быть тише, чем мотор-редукторы, хотя более новые мотор-редукторы с косозубыми шестернями (а не с прямозубыми) также практически бесшумны. Прямые приводы также могут выиграть от небольшого увеличения запаса хода и снижения износа тормозов за счет рекуперативного торможения.

---

Попытка сравнить номинальную мощность электровелосипеда — отличный способ сойти с ума. Это связано с тем, что «номинальная мощность», используемая некоторыми производителями метрика, не равна фактической выходной мощности двигателя или максимальной потенциальной выходной мощности.«Фактическая выходная мощность двигателя полностью зависит от того, насколько сильно он загружен в данной ситуации, и от максимальной электрической мощности, которую контроллер пропускает в двигатель», — говорит Лемир-Элмор. «Это практически не имеет ничего общего с рейтингом где бы то ни было».

Номинальная мощность может указывать, сколько энергии вы получаете в течение определенного периода времени, хотя не существует универсального стандарта для продолжительности пиковой или номинальной мощности. «Это может быть 10 или 30 секунд, — говорит Вейнерт. «Некоторые двигатели указывают пиковую мощность в 750 Вт, но вы можете получить ее только в течение 1–2 секунд.

Вот как разобрать жаргон производителя. «Мощность» — это мера того, насколько быстро выполняется работа . Крутящий момент, показатель, указанный некоторыми производителями, представляет собой измерение силы вращения. Чтобы определить мощность двигателя в ваттах, вы должны знать, как быстро он вращается: крутящий момент, умноженный на скорость вращения, равен мощности. Таким образом, выходная мощность двигателя достигает пика при определенном количестве оборотов в минуту, и даже если бы вы знали число оборотов в минуту для пиковой мощности (удачи вам в получении этой цифры), вы бы не занимались этой математикой в ​​середине поездки.

Вы можете получить представление о том, какую максимальную мощность вы на самом деле ощущаете, если производитель указывает напряжение батареи электронного велосипеда и (постоянную) силу тока от контроллера двигателя. Это лучший показатель, чем мощность двигателя, потому что оценки произвольны, но что касается электроэнергии, вы можете умножить вольты на амперы, чтобы получить ватты. Например, Juiced Bikes CrossCurrent X рассчитан на 750 Вт, то есть 1 лошадиную силу. Аккумулятор рассчитан на 52 вольта, а контроллер двигателя выдает 20 ампер тока.Следовательно, 52 В x 20 А = 1040 Вт, но вы не почувствуете 1040 Вт, потому что двигатели BLDC не эффективны на 100%. «Это, вероятно, 75-процентная эффективность [при таком более высоком уровне мощности]», — говорит Лемир-Элмор о двигателе Bafang. Если двигатель имеет КПД 75 процентов, математика говорит, что вы почувствуете максимальную пиковую мощность 780 Вт, что довольно близко к номинальной мощности двигателя 750 Вт.

В Blix Vika Travel используются двигатели с передней ступицей, рассчитанные на непрерывную мощность 250 Вт.

Предоставлено Бликс

Для сравнения, складной электронный велосипед Blix Bikes Vika Travel имеет двигатель мощностью 250 (непрерывных) ватт, но аккумулятор рассчитан на 36 вольт, а контроллер двигателя показывает 18 ампер. Даже если двигатель теряет 25 процентов входной мощности из-за неэффективности, теоретическая максимальная выходная мощность должна составлять 486 Вт, что почти вдвое превышает номинальную мощность в 250 Вт. Важно отметить, что Бликс отмечает, что 250 Вт велосипеда непрерывны, в то время как Juiced Bikes не говорит, как долго может поддерживаться его показатель в 750 Вт.


Крутящий момент менее субъективен. Если производитель указывает пиковый или постоянный крутящий момент электронного велосипеда в ньютон-метрах, придерживайтесь этого. Более того, проценты поддержки (как списки Bosch ) говорят вам, насколько мотор помогает вам на данном уровне электронной помощи. В противном случае, если вам не терпится узнать, какую мощность ваш велосипед может производить в течение длительного периода времени, мы рекомендуем обратиться к производителю и узнать значение номинальной мощности велосипеда перед покупкой.

4 измерителя большой мощности

Quarq DZero Dub Power Meter Spider, черный, BCD 130 мм

Простой в использовании и точный. Что вы хотите от измерителя мощности.

4iiii Прецизионный измеритель мощности Shimano Ultegra R8000

4iiii Precision и Shimano объединились, чтобы создать один из самых доступных и точных измерителей мощности.

Двухсторонний шатун Shimano Dura-Ace R9100 Gen 3 для измерения мощности

Этапы Велоспорт соревновательный велосипедист.ком

1079,99 долларов США

Точность в пределах +/- 1,5%, а также возможность подключения Bluetooth и ANT+.

Педали для измерения мощности Garmin Vector 3S

amazon.com $635,00

$469,99 (скидка 26%)

Обеспечивает мощное отслеживание данных, очень прост в установке и является взаимозаменяемым форматом для велосипедов.

---

Есть еще несколько вещей, которые нужно знать об электровелосипедах, которые повлияют на ваш опыт вождения в долгосрочной перспективе.Вот что еще вы должны отметить.

Тип датчика

Электровелосипеды используют датчики для определения уровней помощи педалям на основе действий водителя. Существуют датчики скорости, также известные как датчики частоты вращения педалей, которые распределяют электронную помощь в зависимости от частоты вращения педалей. Мальмберг из Blix Bikes говорит, что датчики доступны по цене, не требуют особого ухода и обеспечивают расслабленную езду, которую ценят многие велосипедисты. «Если вы хотите ехать быстрее, крутите педали быстрее, а не сильнее», — говорит Мальмберг. Таким образом, ускориться так же просто, как увеличить частоту шагов, независимо от того, сколько усилий вы прикладываете.Датчики скорости широко распространены на электровелосипедах с приводом от ступицы.

Датчики крутящего момента, напротив, определяют надлежащую величину крутящего момента двигателя, измеряя крутящий момент, который вы прикладываете к педалям. Чтобы ехать быстрее, нужно сильнее крутить педали. Опыт больше похож на езду на традиционном велосипеде. Датчики крутящего момента популярны на велосипедах со средним приводом, особенно на электронных горных велосипедах, потому что они предлагают гонщикам больший контроль над применением электронной помощи: вам не нужны тонны мощности сразу при преодолении сложного участка трассы.

Дроссель или нет

Некоторые электровелосипеды поставляются с дросселями, которые позволяют водителям получить доступ к электронной помощи велосипеда, не крутя педали. Дроссели — это вопрос предпочтений гонщика, хотя они становятся особенно полезными на велосипедах со ступичным приводом, если ваша трансмиссия выходит из строя во время езды. Это также вопрос законности: некоторые штаты определяют электронные велосипеды по классам . Электровелосипед класса 1 имеет только вспомогательную педаль и развивает максимальную скорость 20 миль в час, электронный велосипед класса 2 имеет вспомогательную педаль и дроссельную заслонку и достигает максимальной скорости 20 миль в час, а электронный велосипед класса 3 имеет вспомогательную педаль, которая может развивать скорость до 28 миль в час.Могут ли электронные велосипеды класса 3 иметь дроссели, зависит от того, кого вы спросите: Aventon Pace 500 поддерживает дроссельную заслонку до 20 миль в час и педаль до 28 миль в час. Другими словами, ознакомьтесь с местными законами, прежде чем покупать электровелосипед с дроссельной заслонкой (или электровелосипед, скорость которого превышает 20 миль в час).

Дроссель на Aventon Pace 500 разгоняет байк до 20 миль в час, хотя педаль помогает разогнаться до 28 миль в час.

Тревор Рааб

Вопросы качества и гарантии

По мере снижения цены на электровелосипед становится все более важным проверять информацию о гарантии перед покупкой.(На самом деле это всегда хорошая идея.) Вот одна из причин: электронные велосипеды более низкого уровня могут не иметь теплового отката, функции, которая измеряет внутреннюю температуру двигателя, чтобы предотвратить его перегрев. Думайте об этом как о ограничителе оборотов в двигателе внутреннего сгорания автомобиля. «[Компании, производящие дешевые электронные велосипеды] делают ставки на то, что большинство людей не пытаются перелезть через горный перевал с двигателем на полной мощности», — говорит Лемир-Элмор. «Скажем, вы тянете трейлер в гору с двумя детьми, система может самоликвидироваться.”

Когда двигатель перегревается, защитная эмаль, окружающая провода статора, может расплавиться. Проще говоря, слишком продолжительный подъем на низкой скорости может поджарить двигатель без теплового отката, а его отсутствие в велосипеде — это не то, что производители с готовностью раскрывают (хотя новые электровелосипеды без теплового отката обычно имеют двигатели, которые могут выдерживать большую мощность, чем производители указывают их в). Тем не менее, в Интернете есть много документации о том, что двигатели для электровелосипедов перегреваются .Это лишь одна из многих вещей, которые могут выйти из строя с мотором, аккумулятором или контроллером мотора, поэтому очень важно знать, во что вы ввязываетесь, прежде чем покупать.

Мы надеемся, что теперь вы лучше подготовлены, чтобы купить подходящий вам электровелосипед. Если у вас есть дополнительные вопросы, которые мы не рассмотрели, задайте их в комментариях, и мы сделаем все возможное, чтобы обновить эту статью всей необходимой информацией, которую вам нужно знать о двигателях для электрических велосипедов.


Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Как сделать простой электродвигатель | Научный проект

• D батарея
• Провод изолированный 22G
• 2 длинные металлические швейные иглы с большими ушами (уши должны быть достаточно большими, чтобы продеть проволоку)
• Пластилин для лепки
• Изолента
• Хобби-нож
• Малый круглый магнит
• Тонкий маркер
1. Начиная с центра проволоки, плотно и аккуратно обмотайте ее вокруг маркера 30 раз.
2. Сдвиньте спираль, которую вы сделали, с маркера.
3. Оберните каждый свободный конец провода вокруг катушки несколько раз, чтобы скрепить ее, затем направьте провода от петли, как показано на рисунке:

Что это? Какова его цель?

4. Попросите взрослого помочь вам с помощью канцелярского ножа снять верхнюю половину изоляции провода на каждом свободном конце катушки. Открытый провод должен быть обращен в одном направлении с обеих сторон. Как вы думаете, почему половина провода должна оставаться изолированной?
5. Проденьте каждый свободный конец катушки проволоки через большое игольное ушко. Старайтесь, чтобы катушка была как можно более прямой, не сгибая концы проволоки.
6. Положите батарею D боком на плоскую поверхность.
7. Наклейте пластилин для лепки с обеих сторон батареи, чтобы она не скатилась.
8. Возьмите 2 маленьких шарика пластилина и накройте ими острые концы иглы.
9. Поместите иглы вертикально рядом с клеммами каждой батареи так, чтобы сторона каждой иглы касалась одной клеммы батареи.
10. Используйте изоленту, чтобы прикрепить иглы к концам батареи. Ваша катушка должна висеть над батареей.
11. Прикрепите небольшой магнит к боковой стороне батареи так, чтобы он располагался по центру под катушкой.
12. Покрутите свою катушку. Что происходит? Что происходит, когда вы вращаете катушку в другом направлении? Что произойдет с большим магнитом? Аккумулятор побольше? Более толстый провод?

Двигатель будет продолжать вращаться при перемещении в правильном направлении.Двигатель не будет вращаться, когда первоначальный толчок будет в противоположном направлении.

Металл, иглы и проволока создали замкнутый контур цепи , по которой может проходить ток. Ток течет от отрицательной клеммы батареи через цепь к положительной клемме батареи. Ток в замкнутом контуре также создает собственное магнитное поле , которое можно определить по «Правилу правой руки». Делая знак «большой палец вверх» правой рукой, большой палец указывает в направлении тока, а изгиб пальцев показывает, в какую сторону ориентировано магнитное поле.

В нашем случае ток проходит через созданную вами катушку, которая называется якорем двигателя. Этот ток индуцирует магнитное поле в катушке, что помогает объяснить, почему катушка вращается.

Магниты имеют два полюса, северный и южный. Взаимодействие север-юг скрепляет друг друга, а взаимодействия север-север и юг-юг отталкивают друг друга. Поскольку магнитное поле, создаваемое током в проводе, не перпендикулярно магниту, прикрепленному лентой к батарее, по крайней мере, некоторая часть магнитного поля провода будет отталкиваться и заставлять катушку продолжать вращаться.

Так почему же нам нужно было снимать изоляцию только с одной стороны каждого провода? Нам нужен способ периодически разрывать цепь, чтобы она пульсировала и выключалась в такт вращению катушки. В противном случае магнитное поле медной катушки выровняется с магнитным полем магнита и перестанет двигаться, потому что оба поля будут притягиваться друг к другу. То, как мы настроили наш двигатель, делает так, что всякий раз, когда ток проходит через катушку (придавая ей магнитное поле), катушка находится в хорошем положении, чтобы отталкиваться магнитным полем неподвижного магнита.Всякий раз, когда катушка активно не отталкивается (в те доли секунды, когда цепь выключена), импульс переносит ее по кругу до тех пор, пока она не окажется в правильном положении, чтобы замкнуть цепь, создать новое магнитное поле и оттолкнуться от стационарного поля. снова магнит.

После перемещения катушка может продолжать вращаться, пока батарея не разрядится. Причина того, что магнит вращается только в одном направлении, заключается в том, что вращение в неправильном направлении заставит магнитные поля не отталкивать друг друга, а притягивать.

Отказ от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и отказаться от каких-либо претензий к Образованию.