Принцип действия электродвигателя

Электродвигатель представляет собой устройство преобразования электрической энергии в механическую. Электродвигатели очень важны в современной жизни. Они используются в пылесосах, посудомоечных машинах, принтерах, факсимильных аппаратах, видеомагнитофонах, станках, печатных машинах, автомобилях, метро, очистных сооружениях и насосных станций. И это лишь несколько примеров.

Подключение заземлителя к электроустановке

Основной принцип, благодаря которому работают двигатели это закон Ампера. Он гласит, что проволока с электрическим током имеет магнитное поле вокруг себя. Представьте себе ток, протекающий через проволочную петлю. Этот ток создает магнитное поле вокруг провода. Поскольку само кольцо стало магнитом, с одной стороны оно будет притягиваться к северному (N) полюсу магнита, а другая — к южному (S). Петля начнет вращаться (показано стрелкой).

Двигатели переменного тока

Что произойдет дальше, зависит от рода электрического тока. Для запуска двигателя применяют постоянный (DC) или переменный (AC) ток. Если ток переменный, то он меняет свое направление множество раз в секунду. У нас принята частота переменного тока в 50 Гц.

Когда подан переменный ток, то он течет сначала в одном направлении через проволочную петлю, а затем полностью изменяет направление через 1/50 секунды. Это изменение означает, что направление магнитного поля, создаваемого вокруг петли также меняет раз в 1/50 секунды. В одно мгновение, одна часть петли притягивает северный полюс магнита, и в следующий момент, она притягивает южный полюс магнита.

Но смещение магнитного поля необходимо сохранить при работе двигателя. Когда ток течет в одном направлении, правая часть кольца может стать южным полюсом магнита. Она отталкивается от южного полюса магнита и притягивает северный полюс внешнего магнита. Проволочная петля будет крутиться, пока правая часть кольца не завершит половину оборота и будет рядом с северным полюсом внешнего магнита.

Если больше ничего не произойдет, то цикл остановится, так как два противоположных магнитных полюса — один внешнего магнита и один проволочной петли – находились бы рядом и притягивались друг к другу. Но ток переменный, текущее направление изменяется, так же как и магнитное поле вокруг петли. Стороны петли, ранее притягивавшиеся к северному полюсу, теперь притягиваются к южному. И наоборот. Таким образом, петля получает еще один «толчок», поворачивается вокруг своей оси в ответ на новые силы магнитного притяжения и отталкивания.

Таким образом, пока ток продолжает менять направление, проволочная петля вынуждена вращаться вокруг своей оси. Это круговое движение может быть использовано для управления любым из электрических приборов, упомянутых выше.

Двигатели постоянного тока

Когда электродвигатели были впервые изобретены, переменный ток еще не был обнаружен. Поэтому первые двигатели работали только на постоянном токе.

Основное различие между двигателем постоянного и переменного тока – это способ изменения направление протекающего тока. При постоянном, электрический ток всегда движется в том же направлении. Это означает, что ротор двигателя перестанет вращаться после первого оборота на 90 градусов. Так как ток течет в одном направлении, полученное магнитное поле всегда направлено так же.

Чтобы решить эту проблему, провод, идущий от источника постоянного тока, подключен к металлическому кольцу, разрезанному пополам, как показано на рисунке. Оно называется кольцевым коммутатором. В первый момент вращения двигателя, ток из аккумулятора протекает по проводам и по одной стороне коммутатора. Далее ток протекает по проволочной петле, создавая магнитное поле.

После того как петля начинает вращаться, она вращает за собой и коммутатор. Через пол-оборота, кольцо доходит до пустого пространства между двумя половинки, а затем переходит на вторую половину коммутатора. В этот момент, ток меняет направление и течет в противоположную сторону петли, производя аналогичный эффект, что достигается при переменном токе. Ток течет обратно через петлю, магнитное поле меняет направление на противоположное, и петля продолжает вращаться.

 

Похожие статьи: