Электрические двигатели и генераторы

Моторы DC

• * нескольк различного nmemonics использовано для того чтобы вспомнить направление силы. Некоторые используют правую руку, некоторую левая сторона. Для студентов которые знают умножение вектора, легко использовать лоренцову сила сразу: F = q v x b, откуда f = B. i dL x. Это начало диаграммы показанной здесь.

• Повсюду, мы используем голубое для северного полюса и красный цвет для южного. Это как раз конвенция для того чтобы сделать ориентацию ясно: никакая разница в материале на любом конце магнита, и они обычно не покрашены другому цвету.

Заметьте влияние щеток на разделенном кольце. Когда самолет вращая катушки достигает горизонтальное, щетки будут контакт базы (не много потеряно, потому что это пункт нул вращающих моментов так или иначе – силы действуют внутрь). Кинематический момент катушки носит его прошлый эта точка разрыва непрерывности и настоящие тогдашние подачи в противоположное направление, которое обращает магнитный диполь. Так, после проходить точку разрыва непрерывности, ротор продолжается повернуть anticlockwise и начала выровнять в противоположном направлении. В следующем тексте, я в большинстве буду использовать „вращающий момент на изображение магните“, но отдаю себе отчет что польза щеток или течения AC может причинить поляков электромагнита в вопросе обменять положение когда настоящее направление изменений.

Вращающий момент произвел над циклом меняет с вертикальным разъединением 2 сил. Он поэтому зависит от синуса угла между осью катушки и полем. Однако, из-за разделенного кольца, он всегда в таком же чувстве. Анимация ниже показывает свое изменение во времени, и вас может остановить ее на любом этапе и проверить направление путем приложение правого правила.
 

Моторы и генераторы

Если вы используете механическую энергию для того чтобы повернуть катушку (повороты n, зону a) на ω угловой скорости формы в магнитном поле b, то оно произведет синусоидальный emf в катушке. emf (emf или электродвигательная сила почти такая же вещь как напряжение тока). Позволенное θ угол между b и нормальным к катушке, поэтому φ магнитного потока θ NAB.cos. Закон Фарадея дает:

• emf = − dφ/dt = − (d/dt) (θ NBA cos)

  = θ греха NBA (dθ/dt) = ωt греха NBAω.

Альтернатор

В следующей анимации, 2 щетки контактируют 2 непрерывные кольца, поэтому 2 внешних терминала всегда подключены с такими же концами катушки. Результат unrectified, синусоидальный emf, который дало ωt греха NBAω, которое показано в следующей анимации.

Emf задней части

Настолько здесь интересный вывод. Каждый мотор генератор. Это истинно, в некотором смысле, даже когда оно действует как мотор. Emf что мотор производит вызван emf задней части. Задние повышения emf со скоростью, из-за закона Фарадея. Так, если мотор имеет нулевую нагрузку, то он не будет поворачивать очень быстро и будет быстро проходить вверх до заднего emf, плюс падение напряжения тока должное к потерям, приравнивает подача напряжения. Emf задней части можно думать о том, как „регулятора“: он останавливает мотор поворачивая бесконечно быстро (таким образом сохраняя физики некоторое замешательство). Когда мотор нагружен, тогда участок напряжения тока становится ближе к этому из настоящего (оно начинает выглядеть сопротивляющимся) и это явное сопротивление дает напряжение тока. Так требуемый emf задней части более небольшой, и мотор поворачивает более медленно. (Добавить emf задней части, который индуктивн, к сопротивляющемуся компоненту, вам нужно добавить напряжения тока которые не совпадать по фазе. См. цепи AC.)

Катушки обычно имеют ядри

На практике, (и не похож на диаграммы мы рисовали), генераторы и моторы DC часто имейте высокое ядр проницаемости внутри катушки, так, что большие магнитные поля будут произведены скромными течениями. Это показано на левой стороне в диаграмме ниже в которой статоры (магниты которые неподвижны) постоянные магниты.

„Всеобщие“ моторы

Магниты статора тоже смогли быть сделаны как электромагниты, как показывает выше на праве. 2 статора рана в таком же направлении дать поле в таком же направлении и роторе имеет поле которое обращает дважды в цикл потому что оно соединено с щетками, которые сняты здесь. Одно преимущество иметь обветренные статоры в моторе что одно может сделать мотор который бежит на AC или DC, так называемый всеобщий мотор. Когда вы управляете таким мотором с AC, течение в изменениях катушки дважды в каждом цикле (в дополнение к изменениям от щеток), только полярность изменений статоров в то же время, так эти изменения взаимно уничтожают. (К сожалению, однако, все еще щетки, даже если я прятал их в этом эскизе.) Для преимуществ и недостатков постоянного магнита против обветренных статоров, см. ниже. Также см. больше на всеобщих моторах.

Построьте простой мотор

Сделайте катушку из жесткой медной проволоки, поэтому для этого не нужна никакая внешняя поддержка. Повороты ветра 5 до 20 в круге около 20 mm в диаметре, и имеют 2 конца указывают радиально наружу в противоположные направления. Эти концы будут и цапфой и контактами. Если провод имеет лак или пластиковую изоляцию, то обнажайте ее на концах.

Моторы AC

Первая вещь, который нужно сделать в моторе AC создать вращающийся индуктор. AC „ординарности“ от гнезда 2 или 3 штырей AC одиночной фазы--он имеет одиночную синусоидальную потенциальную разницу произведенную между только 2 проводами--активное и нейтральный. (Заметьте что провод земли не носит течение за исключением в случае электрических неисправностей.) С AC одиночной фазы, одно может произвести вращающийся индуктор путем генерация 2 течений которые не совпадать по фазе используя например конденсатор. В показанном примере, 2 течения 90° из участка, поэтому вертикальный компонент магнитного поля синусоидален, пока горизонтальное cosusoidal, как показано. Это дает поле вращая против часовой стрелки.

(* я был спрошены, что объясняю это: от простой теории AC, ни катушки ни конденсаторы имеют напряжение тока в участке с течением. В конденсаторе, напряжение тока максимум когда обязанность заканчивала пропускать на конденсатор, и около начать пропустить. Таким образом напряжение тока за течением. В чисто индуктивной катушке, падение напряжения тока самый большой когда течение изменяет наиболее быстро, которое также когда течение нул. Напряжение тока (падение) впереди течения. В катушках мотора, фазовый угол довольно чем ¡ 90, потому что электрическая энергия преобразовывается к механической энергии.)

В этой анимации, диаграммы показывают изменение во времени течений в вертикали и горизонтальных змеевиках. График составляющих поля Bx и показывает что сумма вектора этих 2 полей вращающийся индуктор. Основное изображение показывает вращающийся индуктор. Оно также показывает полярность магнитов: как выше, синь представляют северный полюс и красное южный полюс.

Если мы кладем постоянный магнит в этот район вращающийся индуктор, или если мы кладем в катушку, то течение которой всегда бежит в таком же направлении, то это будет одновременным мотором. Под широким диапазоном условий, мотор повернет на скорость магнитного поля. Если мы имеем много статоры, вместо как раз 2 пар показанных здесь, тогда, то нас смогл рассматривать его как stepper мотор: каждый ИМП ульс двигает ротор дальше к следующим парам сработанных поляков. Пожалуйста вспомните мое предупреждение об идеализированной геометрии: реальные stepper моторы имеют множества поляков и довольно осложненную геометрию!

Моторы индукции

Анимация на праве представляет асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором белки. Клетка белки имеет (в этой упрощенной геометрии, во всяком случае!) 2 провода круглого сечения присоединенного к несколькими прямых баров. Все 2 бара и дуги который присоединяются к ним для того чтобы сформировать катушку – как показано голубыми черточками в анимации. (Только 2 из много возможных цепей были показаны, для простоты.)

Эта схема предлагает почему они могли быть вызваны асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором белки. Реальность другая: для фото и больше деталей, см. моторы индукции. Проблема с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором индукции и белки показанными в этой анимации что конденсаторы верхнего значения и высоковольтной оценки дороги. Одно решение „мотор затеняемого поляка“, но свое вращающийся индуктор имеет некоторые направления где вращающий момент небольшой, и он имеет тенденцию побежать назад под некоторыми условиями. Самый ясный путь избежать этого использовать множественные моторы участка.

Трехфазные моторы индукции AC

Если одно кладет постоянный магнит в такой набор статоров, то это будет одновременным трехфазным мотором. Анимация показывает клетку белки, во что для простоты показано только один из много текущих циклов наведенного потока. Без механической нагрузки, она поворачивает виртуально в участок с вращающийся индуктор. Ротору не нужно быть клеткой белки: на самом деле любой проводник который снесет вихревые токи вращает, клонящ для следования вращающийся индуктор. Это расположение может дать мотор индукции способный на высокой эффективности, наивысшей мощности и высоких вращающих моментов над рядом тарифов вращения.

Линейные моторы