Ni vigumu hata kufikiria jinsi ulimwengu wa kisasa ungekuwa bila motor ya umeme ya DC (na AC, hata hivyo). Utaratibu wowote wa kisasa una vifaa vya motor ya umeme. Inaweza kuwa na kusudi tofauti, lakini uwepo wake, kama sheria, ni muhimu. Inatarajiwa kuwa katika siku za usoni jukumu la motor DC litaongezeka tu. Tayari leo, bila kifaa hiki, haiwezekani kuunda vifaa vya ubora, vya kuaminika na vya kimya na kasi inayoweza kubadilishwa. Lakini huu ndio ufunguo wa maendeleo ya serikali, na uchumi wa dunia kwa ujumla.
Kutoka kwa historia ya motor DC
Wakati wa majaribio mnamo 1821, mwanasayansi maarufu Faraday aligundua kwa bahati mbaya kwamba sumaku na kondakta inayobeba sasa kwa njia fulani.kushawishi kila mmoja. Hasa, sumaku ya kudumu inaweza kusababisha mzunguko wa mzunguko wa kondakta rahisi wa sasa. Matokeo ya majaribio haya yalitumika kwa utafiti zaidi.
Tayari mnamo 1833, Thomas Davenport aliunda treni ya mfano yenye mori ndogo ya umeme inayoweza kuiendesha.
Mnamo 1838, boti ya abiria yenye viti 12 ilijengwa katika Milki ya Urusi. Wakati mashua hii inayotumia injini ya umeme ilipoenda kinyume na mkondo wa maji kando ya Neva, ilisababisha mlipuko wa kweli wa hisia katika jumuiya ya wanasayansi na si tu.
Jinsi motor DC inavyofanya kazi
Ukiitazama kazi kijuujuu, kama wanavyofanya shuleni katika masomo ya fizikia, inaweza kuonekana kuwa hakuna jambo gumu ndani yake. Lakini hii ni kwa mtazamo wa kwanza tu. Kwa kweli, sayansi ya gari la umeme ni mojawapo ya magumu zaidi katika mzunguko wa taaluma za kiufundi. Wakati wa uendeshaji wa motor ya umeme, idadi ya matukio changamano ya kimwili hutokea, ambayo bado hayajaeleweka kikamilifu na yanaelezewa na hypotheses na mawazo mbalimbali.
Katika toleo lililorahisishwa, kanuni ya uendeshaji wa injini ya DC inaweza kuelezwa kama ifuatavyo. Kondakta huwekwa kwenye uwanja wa magnetic na sasa hupitishwa kwa njia hiyo. Zaidi ya hayo, ikiwa tunazingatia sehemu ya msalaba wa kondakta, basi miduara isiyoonekana ya nguvu isiyoonekana hutokea karibu nayo - hii ni shamba la magnetic ambalo linaundwa na sasa katika kondakta. Kama ilivyotajwa tayari, nyanja hizi za sumaku hazionekani kwa macho ya mwanadamu. Lakini kuna hila rahisi ambayo hukuruhusu kuwatazama kwa macho. Njia rahisi ni kutengeneza shimo kwenye plywood au karatasi nene ya kupitisha waya. Katika kesi hiyo, uso karibu na shimo lazima ufunikwa na safu nyembamba ya poda ya chuma ya sumaku iliyotawanywa vizuri (machujo mazuri yanaweza pia kutumika). Sakiti inapofungwa, chembechembe za poda hujipanga katika umbo la uga wa sumaku.
Kwa kweli, kanuni ya uendeshaji wa motor DC inategemea hali hii. Kondakta wa sasa huwekwa kati ya miti ya kaskazini na kusini ya sumaku ya U-umbo. Kutokana na mwingiliano wa mashamba ya sumaku, waya huwekwa kwenye mwendo. Mwelekeo wa kusogea unategemea jinsi nguzo zimewekwa, na inaweza kubainishwa kwa usahihi na ile inayoitwa kanuni ya gimlet.
Nguvu ya Ampere
Nguvu inayosukuma kondakta inayobeba sasa nje ya uwanja wa sumaku ya kudumu inaitwa nguvu ya Ampère - baada ya mtafiti maarufu wa matukio ya umeme. Kipimo cha mkondo pia kinaitwa jina lake.
Ili kupata thamani ya nambari ya nguvu hii, unahitaji kuzidisha mkondo katika kondakta unaozingatiwa kwa urefu wake na kwa ukubwa (vekta) ya uga wa sumaku.
Mfumo utaonekana hivi:
F=IBL.
Mfano wa injini rahisi zaidi
Kwa kusema, ili kuunda injini ya zamani zaidi, unahitaji kuweka fremu ya nyenzo ya kupitishia umeme (waya) kwenye sehemu ya sumaku na uiwashe kwa mkondo. Sura itazunguka kwa pembe fulani na kuacha. Msimamo huu juu ya misimu ya wataalamu katikaeneo la gari la umeme linaitwa "wafu". Sababu ya kuacha ni kwamba mashamba ya magnetic ni, kwa kusema, fidia. Kwa maneno mengine, hii hutokea wakati nguvu ya matokeo inakuwa sawa na sifuri. Kwa hiyo, kifaa cha motor DC hujumuisha sio moja, lakini muafaka kadhaa. Katika kitengo halisi cha viwanda (ambacho kimewekwa kwenye vifaa), kunaweza kuwa na mizunguko mingi sana ya msingi. Kwa hivyo, nguvu zinaposawazishwa kwenye fremu moja, fremu nyingine huitoa nje ya "stupor".
Vipengele vya kifaa cha injini za nishati tofauti
Hata mtu ambaye yuko mbali na ulimwengu wa uhandisi wa umeme atatambua mara moja kwamba bila chanzo cha uga wa sumaku wa mara kwa mara, hakuna swali la motor yoyote ya umeme ya DC. Vifaa mbalimbali hutumika kama vyanzo hivyo.
Kwa motors za DC zenye nguvu ya chini (volti 12 au chini), sumaku ya kudumu ndiyo suluhisho bora. Lakini chaguo hili siofaa kwa vitengo vya nguvu kubwa na ukubwa: sumaku zitakuwa ghali sana na nzito. Kwa hiyo, kwa motors za DC za 220 V au zaidi, ni vyema zaidi kutumia inductor (vilima vya shamba). Ili kiingizaji kiwe chanzo cha uga wa sumaku, ni lazima kiwezeshwe.
Muundo wa injini ya umeme
Kwa ujumla, muundo wa motor yoyote ya DC inajumuisha vipengele vifuatavyo:mtoza, stator na silaha.
Kipande cha silaha hutumika kama kipengee cha kuzaa kwa vilima vya motor. Inajumuisha karatasi nyembamba za chuma kwa madhumuni ya umeme na grooves karibu na mzunguko wa kuwekewa waya. Nyenzo za utengenezaji katika kesi hii ni muhimu sana. Kama ilivyoelezwa tayari, chuma cha umeme hutumiwa. Daraja hili la nyenzo lina sifa ya saizi kubwa ya nafaka iliyokua bandia na laini (kama matokeo ya yaliyomo chini ya kaboni). Kwa kuongeza, muundo mzima una karatasi nyembamba, za maboksi. Haya yote hayaruhusu mikondo ya vimelea kutokea na huzuia joto kupita kiasi kwa silaha.
Stator ni sehemu isiyobadilika. Inafanya jukumu la sumaku iliyojadiliwa hapo awali. Ili kuonyesha uendeshaji wa motor ya mfano katika maabara, kwa uwazi na ufahamu bora wa kanuni, stator yenye miti miwili hutumiwa. Mitambo halisi ya viwanda hutumia vifaa vyenye idadi kubwa ya jozi za nguzo.
Kikusanyaji ni swichi (kiunganishi) ambacho hutoa mkondo wa umeme kwa saketi zinazopinda za mori ya DC. Uwepo wake ni muhimu sana. Bila hivyo, injini itafanya kazi kwa kusuasua, si vizuri.
Aina za injini
Hakuna injini moja ya ulimwengu wote ambayo inaweza kutumika katika matawi yote ya teknolojia na uchumi wa kitaifa na kukidhi mahitaji yote katika uwanja wa usalama na kuegemea wakati wa operesheni.
Unapaswa kuwa mwangalifu sana unapochagua motor DC. Ukarabati ni mgumu sana na wa gharama kubwautaratibu ambao unaweza tu kufanywa na wafanyakazi wenye sifa zinazofaa. Na ikiwa muundo na uwezo wa injini haukidhi mahitaji, basi pesa nyingi zitatumika katika ukarabati.
Kuna aina nne kuu za motors za DC: motors zilizopigwa brashi, inverter, unipolar, na unipolar brushed DC. Kila moja ya aina hizi ina sifa zake nzuri na hasi. Maelezo mafupi ya kila mojawapo yanapaswa kutolewa.
mota za DC
Kuna idadi kubwa ya njia zinazowezekana za kutekeleza motors za aina hii: mtoza mmoja na idadi sawa ya mizunguko, watoza kadhaa na mizunguko kadhaa ya vilima, watoza watatu na idadi sawa ya zamu za vilima, watoza wanne na wawili. zamu zinazopinda, wakusanyaji wanne na mizunguko minne kwenye nanga, na hatimaye - wakusanyaji wanane wenye nanga bila fremu.
Aina hii ya injini ina sifa ya usahili linganishi wa utekelezaji na uzalishaji. Ni kwa sababu hii kwamba imejulikana kama injini ya ulimwengu wote, ambayo utumiaji wake ni mkubwa sana: kutoka kwa magari yanayodhibitiwa na redio hadi zana ngumu sana na za hali ya juu za mashine za CNC zilizotengenezwa Ujerumani au Japani.
Kuhusu injini za inverter
Kwa ujumla, aina hii ya injini inafanana sana na mkusanyaji na ina faida na hasara sawa. Tofauti pekee ni katika utaratibu wa uzinduzi: ni zaidikamilifu, ambayo inakuwezesha kugeuza kasi kwa urahisi na kurekebisha kasi ya rotor. Kwa hivyo, utendakazi wa aina hii ya motor ya DC ni bora kuliko motors za ushuru katika idadi ya vigezo.
Lakini ikiwa kuna faida katika kitu, basi katika baadhi ya vitu kutakuwa na hasara. Hii ni sheria isiyopingika ya ulimwengu. Kwa hivyo katika kesi hii: ukuu hutolewa na mbinu ngumu na isiyo na maana, ambayo mara nyingi hushindwa. Kulingana na wataalamu wenye uzoefu, kutengeneza inverter-aina ya motors za DC ni ngumu sana kutekeleza. Wakati mwingine hata mafundi wenye uzoefu hawawezi kutambua hitilafu katika mfumo.
Vipengele vya motors za DC unipolar
Kanuni ya utendakazi inasalia kuwa ile ile na inategemea mwingiliano wa sehemu za sumaku za kondakta na mkondo na sumaku. Lakini kondakta wa sasa sio waya, lakini diski inayozunguka kwenye mhimili. Ya sasa hutolewa kama ifuatavyo: mawasiliano moja hufunga kwenye mhimili wa chuma, na nyingine, kwa njia ya kinachojulikana kama brashi, inaunganisha makali ya mduara wa chuma. Injini kama hiyo, kama inavyoonekana, ina muundo mgumu na kwa hivyo mara nyingi hushindwa. Matumizi kuu ni utafiti wa kisayansi katika uwanja wa fizikia ya umeme na uendeshaji umeme.
Vipengele vya injini za universal commutator
Kimsingi, aina hii ya injini haibebi chochote kipya. Lakini ina kipengele muhimu sana - uwezo wa kufanya kazi kamakutoka kwa mtandao wa DC, na kutoka kwa mtandao wa AC. Wakati mwingine mali hii inaweza kuokoa pesa nyingi kwa ukarabati na uboreshaji wa vifaa.
Marudio ya sasa ya kubadilisha yanadhibitiwa madhubuti na ni 50 Hertz. Kwa maneno mengine, mwelekeo wa harakati ya chembe za kushtakiwa vibaya hubadilika mara 50 kwa pili. Baadhi ya makosa wanaamini kwamba rotor ya motor umeme lazima pia kubadilisha mwelekeo wa mzunguko (saa moja kwa moja - kinyume cha saa) mara 50 kwa pili. Ikiwa hii ni kweli, basi utumiaji wowote muhimu wa motors za umeme za AC haungekuwa swali. Nini kinatokea kwa kweli: sasa ya silaha na vilima vya stator hupatanishwa kwa kutumia capacitors rahisi zaidi. Na kwa hiyo, wakati mwelekeo wa sasa kwenye sura ya silaha hubadilika, mwelekeo wake kwenye stator pia hubadilika. Kwa hivyo, rota huzunguka kila mara katika mwelekeo mmoja.
Kwa bahati mbaya, ufanisi wa aina hii ya motor DC ni wa chini sana kuliko ule wa inverter na unipolar motors. Kwa hiyo, matumizi yake ni mdogo kwa maeneo badala nyembamba - ambapo ni muhimu kupata uaminifu wa juu kwa gharama yoyote, bila kuzingatia gharama za uendeshaji (kwa mfano, uhandisi wa kijeshi).
Vifungu vya mwisho
Teknolojia haijasimama tuli, na leo shule nyingi za kisayansi duniani kote hushindana na kujitahidi kuunda injini ya bei nafuu na ya kiuchumi yenye ufanisi na utendaji wa hali ya juu. Nguvu ya motors za umeme za DC inakua mwaka hadi mwaka, wakati waomatumizi ya nguvu.
Wanasayansi wanatabiri kuwa siku zijazo zitabainishwa na vifaa vya umeme, na umri wa mafuta utaisha hivi karibuni.
