Простой электродвигатель с горизонтальной осью. Бергмановская трубка. Проволочный подшипник. Компаундный двигатель

 

  Вся электронная библиотека >>>

 Двигатели >>>

    

 

САМОДЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ПАРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ


Раздел: Образование

 

Простой электродвигатель с горизонтальной осью

  

При постройке двигателя можно использовать замечательное свойство магнитов притягиваться разноименными полюсами и отталкиваться одноименными. Попробуйте свести одноименными полюсами два подковообразных магнита, наложите на них листок бумаги и с помощью железных опилок посмотрите на силовые линии магнитного поля. Вы увидите, как расходятся друг от друга линии поля одноименных полюсов ( 20). Теперь сведите магниты разноименными полюсами и посмотрите, как тянутся линии поля от полюса к полюсу.

В первом двигателе у нас только электромагнит статора тянул к себе якорь, а во втором еще и якорь будет намагничиваться током, и поэтому притяжение будет много сильнее. Получится гораздо лучше.

Второй двигатель. Он имеет не вертикальную ось, а горизонтальную, как почти у всех настоящих электродвигателей. И якорь у него, как у настоящего двигателя, вращается внутри статора, а не отдельно, над ним. От этого действие магнитов статора на якорь усиливается еще больше.

Магнит статора здесь не подковообразный, а замкнут сверху.

Такая конструкция работает, как два подковообразенных магнита, сложенных горизонтальной осью одноименными полюсами

Второй двигатель должен так работать: ток проходит по обмоткам электромагнитов статора и по обмотке электромагнита якоря. Якорь намагничивается так, что, скажем, первый полюс его (на  23, сверху) становится южным, а второй — северным. А статор намагничен так, что северные полюсы у него складываются вверху, а южные — внизу.

Получится очень хорошо: нижний, южный полюс статора оттолкнет левый, тоже южный полюс якоря и потянет к себе правый, северный полюс, а верхний полюс статора, наоборот, потянет к себе левый полюс якоря и оттолкнет правый. Значит, действие всех четырех полюсов вместе заставит якорь быстро повернуться. В тот момент, когда полюсы якоря станут как раз против полюсов статора, нужно мгновенно перемагнитить якорь ( 23, в середине).

Так вот, если в тот момент, когда полюсы якоря станут под полюсами статора, переключить концы обмотки якоря, он пере- магничивается. Одноименные полюсы якоря и статора окажутся вместе, снова станут отталкиваться друг от друга, и вращение якоря не прекратится ( 23, внизу). Якорь будет продолжать двигаться в ту же сторону, а не пойдет обратно, потому что он успел немного разогнаться и концы его обязательно проскочат среднее положение.

Примерно так же был устроен первый электродвигатель Якоби. Если вы теперь вернетесь к  6, то поймете, как работал этот двигатель. В нем подковообразные электромагниты статора сидели на деревянной раме, а электромагниты якоря, тоже подковообразные, были прикреплены к деревянному кругу, насаженному на

ось. В этом двигателе, так же как и в нашей второй модели, ток включен без перерывов, все время. Нужно только менять направление тока в обмотке якоря. Концы этой обмотки переключает так называемый коллектор. Как он это делает — разберетесь дальше.

Для изготовления второго двигателя достаньте два толстых шурупа, только покороче, а то двигатель получится слишком высоким. Не найдете толстых шурупов — можете взять тонкие и туго обернуть их полосками жести до диаметра 6—7 мм.

Прежде всего сделайте якорь. Вырежьте из жести две полоски А длиной по 65 мм и шириной по 15 мм ( 25). Изогните их, как показано на рисунке. Там, как и на всех наших рисунках, размеры проставлены в миллиметрах. На концы полосок надо надеть жестяные обоймы Б, вырезанные по размерам, показанным на том же рисунке. Эту заготовку якоря наденьте на ось (кусок вязальной спицы длиной 75—80 мм) и оберните в два слоя жестяными полосками. Два слоя нужны для увеличения массы железа якоря. Чем больше железа, тем сильнее магнитное действие. Обоймы Б выгните так, чтобы они образовали части круга.

Готовый, укрепленный на оси якорь кладется в выемки двух стоек станочка, а острие изогнутой проволоки — указателя — подводится к одному из полюсов якоря. Поворачивая якорь под острием указателя, вы сразу увидите, какой конец получился длиннее, какой короче. Более длинный конец укорачивается легкими ударами молотка; при этом якорь нужно держать в руке. Передвигая якорь на станочке вправо и влево, можно проверить точность изготовления в любом месте.

Концы оси по обеим сторонам якоря должны быть одинаковой длины. Один из них нужно оклеить узкой ленточкой папиросной бумаги. Обыкновенный клей будет плохо держать, лучше возьмите клей БФ-2 или какой-нибудь лак. Оклейте так же и якорь, за исключением наружных поверхностей обойм Б.

Проволока для обмотки якоря нужна диаметром 0,3 мм. Обмотку начните с середины, от того места, где проходит ось. Намотайте аккуратно, виток к витку, один ряд проволоки до края; не разрывая проволоки, намотайте сверху второй ряд в том же направлении обратно до середины; затем третий ряд — всего 100 витков. Не обрывая проволоки, переведите ее на другую половину якоря и намотайте в том же направлении еще 100 витков. Конец завяжите ниткой, чтобы обмотка не разошлась.

Для коллектора нужно изготовить правильный цилиндрик с отверстием точно по толщине оси. Мы перепробовали много способов: брали кусочек карандаша и выталкивали из него графит, пробовали выстрогать палочку, просверлить отверстие для оси, —все плохо получается. Легко сделать правильную падочку на токарном станке, а без него — никак. Лучше всего выходит цилиндрик из... бумаги.

На цилиндрике нужно сделать две обкладки. Хорошо, если достанете для них тонкую латунь. Попробуйте раздобыть кусочек старой, так называемой бергмановской трубки, в каких часто помещают проводку к электродвигателям или осветительную проводку. В крайнем случае можете взять кусочки жести от консервной банки.

Измерьте ниткой длину окружности цилиндрика, разделите пополам и вырежьте две обкладки шириной чуть меньше подсчитанной. Длина обкладки должна быть такой же, как длина цилиндрика. Обкладки похожи на совки ( 27, слева); к их «ручкам» присоединятся потом провода.

Готовые обкладки должны плотно прилегать к цилиндрику. Согните их и привяхеите по краям ниткой с клеем, точно одну против другой. Между ними должны обязательно остаться узенькие щели. Если где-нибудь обкладки коллектора касаются одна другой, двигатель совсем не будет работать, а присоединенная батарейка испортится.

 Готовый коллектор насадите на клею на оклеенный бумагой конец оси якоря. «Ручки» обкладок должны быть обращены к якорю. Коллектор нужно повернуть так, чтобы щели между его обкладками стояли строго поперек полюсов якоря. Тогда щетки, расположенные по бокам коллектора, будут переходить с одной обкладки на дру

гую и менять направление тока в обмотке якоря в тот момент, когда полюсы якоря станут вертикально ( 28).

Бумагу с конца оси счистите. Концы обмотки якоря присоедините к обкладкам. Для статора вырежьте десять полосок жести длиной по 100 мм и шириной по 25 мм. Сложите их по пяти штук и оберните концы полосками жести шириной по 25 мм. Середины заготовленных пачек изогните точно  28. Момент переключения ПО обоймам якоря. Их форма видна на  21. Между этими пачками — полюсами статора — должен поместиться якорь. Значит, нужно тщательно рассчитать высоту катушек и сделать их попрочнее. В сделанном нами двигателе высота катушек получилась равной 30 мм. Щечки катушек мы сделали из тоненькой авиационной фанеры, а гильзы свернули из бумаги. Катушки должны плотно сидеть на шурупах. Проще всего обернуть шурупы полосками бумаги, заклеить, снять, а потом к этим бумажным гильзам приклеить щечки — и катушки готовы. На каждую катушку намотайте по четыре ряда проволоки диаметром 0,4 мм — по 150 витков — и можете собирать двигатель.

Обе пачки жестяных полосок статора выгнуты наружу. Это мешает установить нижние полоски прямо на дощечке-основании. Вырежьте из доски толщиной 10 мм дваквадратика 25 X 25 мм и и просверлите в них отверстия по толщине шурупов. Пропустите шурупы сквозь пачку верхних полосок, наденьте катушки, затем нижние полоски, заготовленные деревянные квадратики и вверните шуРУПЫ в основание. Размероснования — 75 X 90 мм. По установленному статору можно рассчитать нужную высоту стоек для подшипников оси ротора. Стойки и подшипники можно сделать несколькими способами. Конечно, не годится подставлять деревяшки или выгибать стойки из толстого железа, когда мы умеем пользовать-  зо. Щетки. ся профилированной жестью.

При изготовлении этого двигателя не обязательно уметь паять. Правда, в нашем двигателе к жестяным стойкам припаяны проволочные подшипники. Но можно сделать так, как показано на  29, слева: просто загнуть края кусочков жести, вырезанных по форме высокой трапеции, и в жести сделать отверстия. Стойка получается профилированной, как швеллер; она достаточно прочна, но отверстие скоро разрабатывается.

жестяная профилированная стойка с проволочным подшипником. Размеров стоек мы не указываем, потому что они зависят от того, на какой высоте получилась ось ротора. Их нетрудно рассчитать самому.

Ту стойку, которую поставите со стороны коллектора, придвиньте к нему вплотную и прибейте к основанию в этом положении. Для уменьшения трения проложите между коллектором и подшипником две тоненькие медные шайбочки.

Прежде чем устанавливать вторую стойку, наверните на ось якоря 10—12 витков проволоки диаметром 0,8—1 мм и установите стойку вплотную к этой спирали. Так же мы делали и в первом двигателе, чтобы ось якоря не ездила из стороны в сторону.

  Остается сделать щетки, клеммы и соединить обмотки.

Щетки лучше всего делать так, как показано на  30. Они простые и пружинят хорошо. Изогните их из медной проволоки диаметром примерно в 1 мм. Пружинка внизу очень облегчает регулировку нажима.

Двумя шурупами привинтите щетки к основанию по обе стороны якоря. Не забудьте подложить под шурупы очищенные от изоляции концы проводов для соединений.

С той стороны, где установлены коллектор и щетки, привинтите в углах основания две пружинящие клеммы. Лучший материал для клемм — пружинящая латунь, но выйдут они и из жести.

Когда двигатель пошел, включите вторую катушку статора. Один из концов первой катушки снимите с клеммы и прикрутите к нему любой конец второй катушки. Свободный конец второй катушки присоедините к той же клемме, к которой раньше был присоединен конец первой катушки ( 33). Включите ток. Если ротор сразу быстро завертится, значит катушка включена правильно. Если он не вращается и подталкивание не помогает, поменяйте присоединение концов второй катушки.

Обмотки якоря и статора соединяют по-разному: последовательно и параллельно. Обмотки этого нашего дви- гателя соединены параллельно: к проводам от щеток, а значит, к концам обмотки якоря присоединены концы обмотки статора ( 34, вверху). А можно соединить иначе: к одной клемме подвести провод от одной щетки, от другой щетки — к обмотке статора, а второй конец обмотки статора — ко второй клемме ( 34, внизу). Это последовательное соединение.

Электродвигатели с параллельным соединением обмоток называют шунтовыми двигателями, а с последовательным — сериесными. Роторы шунтовых двигателей на холостом ходу вращаются всегда с определенной скоростью, а роторы сериесных так разгоняются без нагрузки, что иногда двйтатели, как говорят техники, «разносит». Иногда на полюсах статора делают две обмотки и соединяют одну последовательно, другую параллельно с обмоткой якоря.

Такие двигатели со смешанным соединением называют компаундными двигателями.

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  САМОДЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ПАРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

 

Смотрите также:

 

Электродвигатель

Электродвигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор — неподвижная часть, служит магнитопроводом, внутри него создается магнитное поле.

 

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. Одиночный электропривод

15.1. Асинхронный электродвигатель. Электропривод металлорежущих станков преобразует электрическую энергию в механическую.

 

Электромотор. Конструирование электродвигателей

Электромотор — основной электротехнический прибор. Любой электродвигатель состоит из двух основных частей: неподвижной (статора)...

 

Асинхронные электродвигатели. Синхронные электродвигатели...

Асинхронные электродвигатели. При работе этих двигателей частота вращения магнитного поля статора постоянна и зависит от частоты питающей сети...

 

...ОБОРУДОВАНИЯ. Электродвигатель. Нерегулируемый...

Нерегулируемый электропривод. Основной его частью являются асинхронные электродвигатели трехфазного тока.

 

Электродвигатель. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ. Фарадей. Якоби....

Наиболее существенные работы по созданию электродвигателей принадлежали Б. С. Якоби [11]. Его двигатель, построенный в 1834 г...

 

Электродвигатели. Электродвигатель — агрегат, преобразующий...

Электродвигатель — агрегат, преобразующий электрическую энергию в механическую работу, а электрогенератор агрегат...

 

...Эксплуатация и ремонт электродвигателей, электромоторов

Если изоляция нарушена, то электродвигатель снимается и направляется на проверку и ремонт в мастерскую.

 

Электродвигатели и регуляторы управления...

Это означает, что используемые электродвигатели должны. быть сконструированы для работы на таком токе. Когда используют переменный ток...

 

...И ЭЛЕКТРОПОГРУЗЧИКОВ. Тяговые электродвигатели

Действие электродвигателя постоянного тока состоит в следующем. В магнитном поле (в нашем случае оно создается постоянным магнитом)...

 

Последние добавления:

 

Солнечная энергия и альтернативные источники энергии  Холодильники и холодильные агрегаты