В двигателе без сердечника обмотки ротора сформированы в виде полого цилиндра, связанного смолой — железный сердечник отсутствует. Он вращается вокруг статического постоянного магнита, расположенного внутри него. Магнитное поле проходит от одного полюса магнита через обмотки ротора, а затем возвращается через стальной корпус двигателя, снова через противоположную сторону ротора и, следовательно, обратно к другому полюсу магнита.

Ток подается на ротор через щетки и коллектор так же, как и в любом другом двигателе постоянного тока или универсальном двигателе. Отсутствие железного сердечника повышает эффективность, снижает вес и снижает инерцию, обеспечивая очень быстрое ускорение и торможение.

Моторы без сердечника часто используются в небольших квадрокоптерах и других игрушках, а также в медицинском оборудовании, робототехнике и везде, где требуется небольшой высокоэффективный и отзывчивый двигатель.

В большинстве ручных электроинструментов используются универсальные двигатели. Компьютерные вентиляторы, двигатели жестких дисков и более крупные квадрокоптеры и модели с дистанционным управлением обычно используют двигатели с электронной коммутацией.

Существует отличная статья с приложенным видео, описывающим и демонстрирующим, как работает двигатель постоянного тока.

Асинхронные двигатели

Они проще по конструкции, но их не так легко понять.

Если вы перемещаете магнит по куску металла, движущееся магнитное поле генерирует циркулирующий электрический ток в металле. Этот ток, в свою очередь, создает магнитное поле, которое взаимодействует с приложенным полем таким образом, что создает сопротивление, противодействующее движению.

Статор состоит из двух или более катушек, расположенных так, чтобы создавать вращающееся магнитное поле. Ротор содержит несколько толстых медных петель для максимального сопротивления, создаваемого вращающимся магнитным полем. Ротор ускоряется до тех пор, пока не станет вращаться почти так же быстро, как вращающееся магнитное поле.

Асинхронные двигатели работают только от сети переменного тока (которая меняет направление 100 раз в секунду), так как именно так статор может создавать вращающееся магнитное поле.

Поскольку частота переменного тока фиксирована, вы не можете легко изменить скорость асинхронного двигателя. Однако с 4 или 6 (или более) катушками статора вместо 2 и путем переключения способа подачи на них переменного тока можно организовать вращение вращающегося магнитного поля с половинной, третьей (или какой-либо другой дробной) скоростью.

В большинстве асинхронных двигателей статор создает больше колебаний вверх и вниз, чем настоящее вращающееся магнитное поле, но с небольшим закручиванием в одну сторону вверх и в другую вниз. Это означает, что пусковой момент низкий. Следовательно, они обычно используются там, где это не имеет значения, например. в вентиляторе, который встречает небольшое сопротивление воздуха, пока не достигнет полной скорости.

Существует несколько способов получения твист. В двигателе с экранированными полюсами толстая медная петля намотана вокруг части каждого полюса (как видно на первой фотографии). Это приводит к небольшой задержке намагничивания этой части полюса из-за нарастания тока в петле, что обеспечивает требуемый поворот. Медный контур тратит энергию впустую, поэтому этот метод используется только в небольших двигателях, которые очень часто используются в настольных вентиляторах.

Большие двигатели имеют вторую обмотку статора, смещенную от основной, которая питается противофазным током. Конденсатор (большой цилиндрический компонент, который нельзя не заметить) или иногда резистор обеспечивают фазовый сдвиг. На рисунке показан пример двигателя роторной газонокосилки, на котором хорошо видна вторая обмотка, смещенная на 90 градусов.

(Интересной особенностью показанного двигателя является то, что он имел тормозной механизм, чтобы остановить вращение лопасти после отключения питания. На шпинделе виден металлический диск с пружиной под ним, которая прижимала его к трем тормозным колодкам, видимым вокруг подшипника. Когда подается питание, магнитное поле тянет этот диск вниз и в сторону от тормозных колодок. пластиковая крыльчатка, к которой была прикреплена лопасть. Крутящий момент лопасти заставил ее стопорный болт ослабнуть.)

Вторая обмотка статора может тратить энергию после запуска двигателя и, следовательно, может быть отключена центробежным выключателем. В качестве альтернативы может быть термистор, который быстро нагревается при протекании тока, и при этом его сопротивление увеличивается, что снижает ток во второй обмотке статора.

Большие промышленные асинхронные двигатели мощностью в несколько лошадиных сил часто питаются от трехфазной сети. С 3 обмотками (или кратными 3), питаемым от 3 фаз, они естественным образом создают вращающееся магнитное поле и, таким образом, самозапускаются.

Существует отличная статья с видео, описывающим и объясняющим, как работают асинхронные двигатели.

Синхронные двигатели

Они аналогичны асинхронным двигателям тем, что статор создает вращающееся магнитное поле. Разница в том, что ротор представляет собой постоянный магнит и, следовательно, вынужден вращаться с той же скоростью, что и магнитное поле, а не отставать по скорости, как в асинхронном двигателе.

Представьте себе две консервные банки, одна в другой. Если вы заполните пространство между ними патокой и повернете внешнюю банку, она потянет за собой внутреннюю, даже если вы будете сопротивляться ее движению. Разница в скорости будет зависеть от сопротивления, которое вы оказываете. Это как асинхронный двигатель. Если вместо патоки прикрепить пружинами внутреннюю банку к внешней, то внутренняя будет вынуждена вращаться с той же скоростью, но растянет пружины и будет отставать в положении, но не в скорости, так как вы увеличиваете сопротивление. Это как синхронный двигатель.

Небольшие синхронные двигатели используются в электромеханических таймерах и сетевых электрических часах, где их вращение привязано к частоте сети переменного тока. На крупных промышленных предприятиях также иногда используются гораздо более крупные и мощные синхронные двигатели, в которых ротор фактически представляет собой электромагнит, питаемый постоянным током. Автомобильный генератор переменного тока и генераторы на электростанции представляют собой синхронные двигатели, используемые в качестве генераторов.

Поскольку синхронный двигатель не работает должным образом до тех пор, пока ротор не разгонится до нужной скорости, необходимо применить некоторые хитрые средства, чтобы запустить его. В небольших двигателях с часами и таймерами это обычно достигается за счет формы стали статора. Поскольку магнитное поле от катушки статора меняется на противоположное с каждым циклом подачи переменного тока, изменение направления магнетизма постепенно распространяется через железо особой формы таким образом, что оно изгибается. Некоторые старые сетевые электрические часы содержат механизм, который вы должны активировать, чтобы дать ротору начальный толчок, чтобы запустить его.

Реактивные двигатели

Некоторые синхронные двигатели на самом деле являются реактивными двигателями. Разница в том, что если ротор синхронного двигателя представляет собой постоянный магнит, то в реактивном двигателе он просто состоит из куска железа определенной формы. Он тащится точно так же, как постоянно пытается выровняться с вращающимся магнитным полем.

Бесколлекторные двигатели

Бесколлекторный двигатель на самом деле представляет собой синхронный двигатель, приводимый в движение электронной схемой, которая приводит в движение катушки статора и, таким образом, создает вращающееся магнитное поле. Электронная схема может довольно легко управлять скоростью двигателя, изменяя частоту питания, подаваемого на обмотки статора. Квадрокоптеры (кроме маленьких игрушечных с моторами без сердечника) обычно используют бесколлекторные моторы.

Шаговые двигатели

Часто требуется двигатель, который вместо непрерывного вращения может получить команду повернуться на заданную величину и остановиться. Примером может служить двигатель, который приводит в движение ролики подачи бумаги в принтере. Они должны продвигать бумагу на ширину печатающей головки и останавливаться после печати каждой строки пикселей. Точно так же аналоговые кварцевые часы обычно каждую секунду передвигают секундную стрелку на секунду. В обоих случаях используются шаговые двигатели.

Существуют различные конфигурации, но самая простая и понятная состоит из статора, состоящего из двух катушек, расположенных под прямым углом, и ротора с постоянными магнитами внутри них. Первоначально одна катушка находится под напряжением, и постоянный магнит выравнивается с ее магнитным полем. Если другая катушка также находится под напряжением, магнит повернется на 45 градусов в положение между ними и завершит поворот на 90 градусов, когда первая катушка выключится. Повторное включение первой катушки в противоположном направлении приведет к тому, что ротор продолжит движение еще на 45 градусов и так далее. Таким образом, вал, прикрепленный к постоянному магниту, можно поворачивать на 45 градусов за раз по мере необходимости. При обратной последовательности его можно повернуть в обратном направлении, если это требуется.

Диагностика и ремонт

Все типы двигателей могут заклинить, если подшипники засорятся грязью или пылью, что легко может произойти в электроинструментах. Бритвы, электрические зубные щетки и кухонные приборы могут заклинить из-за попадания воды и т. д. Очистка может быть всем, что требуется, но в случае воды предотвратить повторение того же может быть непросто. Узнайте, доступны ли запасные уплотнения. Заклинивший подшипник часто можно освободить с помощью WD40, а забитую пылью шариковую дорожку можно очистить уайт-спиритом, но в любом случае важно смазать подходящим маслом или консистентной смазкой после очистки и высыхания, поскольку ни WD40, ни уайт-спирит не являются хорошими смазочными материалами.

Небольшие двигатели, предназначенные для работы от аккумуляторов, часто не предназначены для разборки, хотя это можно сделать, согнув фиксирующие их выступы. Более крупные, например те, которые предназначены для работы от сети, часто можно разобрать, удалив два длинных болта, проходящих по их длине. В случае двигателей постоянного тока и универсальных двигателей при повторной сборке вам потребуется снять щетки или удерживать их в стороне, чтобы установить ротор на место с коллектором между ними.

При заклинивании двигатель потребляет большой ток. Он предназначен для того, чтобы делать это мгновенно при запуске, но если его не включить, он может перегреться и повредить изоляцию, а в худшем случае сжечь обмотки. Запах гари является явным признаком неисправности, а поврежденная изоляция может привести к непостоянной скорости. Если есть какие-либо признаки ухудшения изоляции, двигатель следует утилизировать. (Специализированные фирмы перематывают большие промышленные двигатели, но вряд ли это будет экономически выгодно для бытового двигателя, и для самостоятельного выполнения этой задачи не будет простой.)

При отсутствии видимых признаков износа стоит проверить обмотки мультиметром на диапазоне сопротивлений. Низкое значение является нормальным, так как приложенное напряжение ограничено не сопротивлением обмоток, а динамо-эффектом, который всегда противостоит ему.

Распространенной неисправностью двигателей постоянного тока и универсальных двигателей является износ угольных щеток, контактирующих с коллектором, или загрязнение коллектора. Чрезмерное искрообразование является верным признаком того, что требуется срочное техническое обслуживание. Щетки обычно прижимаются к коллектору с помощью пружины, но они могут потерять хороший контакт, если они полностью изнашиваются или если им препятствует скольжение вниз внутри их корпусов по мере их износа. Замену можно получить, но вам нужно будет позаботиться о выборе правильного размера. Замены могут быть доступны для вашей конкретной марки и модели прибора, в противном случае тщательно измерьте старые щетки и их корпус, и вы сможете найти подходящие замены в Интернете. Если щетка изнашивается до самой пружины, искрение может привести к необратимому повреждению коллектора.

Некоторые профессиональные и высококачественные самодельные электроинструменты имеют щетки со встроенным подпружиненным пластиковым штифтом. Когда уголь изнашивается до предела, штифт освобождается, отталкивая изношенную щетку от коллектора, чтобы предотвратить дальнейший износ и необратимое повреждение. Известно, что профессионалы выбрасывают дорогие электроинструменты, которые внезапно перестали работать по этой причине — легкое решение, если вы можете распознать проблему.

Асинхронные двигатели с экранированными полюсами обычно очень надежны, но пусковые конденсаторы, термисторы и центробежные механизмы могут выйти из строя. Если есть конденсатор, он может показать явные признаки неисправности, в противном случае проверьте его, если можете. Если ничего другого, вы можете использовать мультиметр в диапазоне сопротивлений, чтобы проверить, не закорочено ли оно.

Электродвигатель содержит много меди и железа, поэтому утилизируйте его ответственно!

Редис

Яркая база данных с открытым исходным кодом

5 лет подряд Redis считается самой популярной базой данных. центр заинтересованного сообщества разработчиков, архитекторов и открытых авторы источника.

• 4Б+ Докер тянет
• 50 тыс.+ Звезды гитхаба
• 50+ Поддерживаемые языки программирования

Основные возможности

• Структуры данных в памяти

  Известный как «сервер структур данных» с поддержкой строк, хэши, списки, наборы, отсортированные наборы, потоки и многое другое.

  Узнать больше →

• Программируемость

  Сценарии на стороне сервера с помощью Lua и хранимые процедуры на стороне сервера с помощью Функции Редиса.

  Узнать больше →

• Расширяемость

  API модуля для создания пользовательских расширений Redis на C, C++ и Ржавчина.

  Узнать больше →

• Упорство

  Сохраняет набор данных в памяти для быстрого доступа, но также может сохранять все записывает в постоянное хранилище, чтобы пережить перезагрузки и системные сбои.

  Узнать больше →

• Кластеризация

  Горизонтальная масштабируемость с сегментированием на основе хэшей, масштабирование до миллионов узлов с автоматическим переразбиением при росте кластера.

  Узнать больше →

• Высокая доступность

  Репликация с автоматическим аварийным переключением как для автономного, так и для кластерного развертывания.

  Узнать больше →

Случаи использования

• Хранилище данных в реальном времени

  Универсальные структуры данных Redis в памяти позволяют создавать данные инфраструктура для приложений реального времени, требующих малой задержки и высокая пропускная способность.

• Кэширование и хранение сессий

  Скорость Redis делает его идеальным для кэширования запросов к базе данных, сложных вычисления, вызовы API и состояние сеанса.

• Потоковое вещание и обмен сообщениями

  Потоковый тип данных обеспечивает высокоскоростной прием данных, обмен сообщениями, поиск событий и уведомления.

Стек Redis

Redis Stack дополняет Redis современными моделями данных и механизмами обработки, обеспечивая полный набор функций для разработчиков. Загрузите исходный код, установите с помощью вашего любимого менеджера пакетов или бесплатно разверните его в облаке.

• Холст 1 слой 1

  Redis Stack Server позволяет создавать приложения с доступными для поиска моделями данных JSON и временных рядов, а также расширенными вероятностными структурами данных.

• Быстро повышайте производительность с помощью сопоставления объектов Redis Stack и клиентских библиотек.

• Визуализируйте и оптимизируйте данные Redis с помощью RedisInsight.

Загрузить стек Узнать больше

Варианты использования стека Redis

• Redis с возможностью поиска

  Индексировать и запрашивать структуры данных и модели данных Redis; беговой комплекс агрегации и полнотекстовый поиск по вашим данным Redis.

• База данных документов

  Моделируйте домен полностью в Redis и эффективно запрашивайте данные JSON. без использования кэша.

• Телеметрия

  Принимать непрерывные показания с устройств в полевых условиях, сохраняя их как время серийные данные или анализ и дедупликация вероятностных данных структуры.