Схема включения коллекторного двигателя: Коллекторный двигатель схема подключения

Содержание

Коллекторный двигатель схема подключения

Ротор — вращающаяся часть электрической машины. Индуктор система возбуждения — часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины , создающая магнитный поток для образования момента. Идуктор обязательно включает либо постоянные магниты либо обмотку возбуждения. Индуктор может быть частью как ротора так и статора. В двигателе, изображенном на рис.




Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Виды электродвигателей и схемы их подключения для 220 и 380 В

  • Устройство коллекторных двигателей — электрических машин. Двигатель коллекторный

  • Устройство и подключение однофазных электродвигателей 220В

  • Как подключить коллекторный двигатель к Arduino

  • Коллекторный двигатель: устройство и подключение. Схема коллекторного двигателя переменного тока

  • Коллектор электродвигателя

  • Как работает коллекторный двигатель со щеточным механизмом в бытовой технике

  • ПОДКЛЮЧЕНИЕ КОЛЛЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

  • Подключение коллекторного электродвигателя к сети 220 вольт

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как проверить коллекторный электродвигатель мультиметром — обмотки статора и ротора

Виды электродвигателей и схемы их подключения для 220 и 380 В



Благодаря своим компактным размерам, коллекторный двигатель получил широкое распространение в конструкциях ручного электроинструмента. Он успешно применяется взамен конденсаторного однофазного асинхронного двигателя в стиральных машинах.

Массовое применение коллекторных двигателей обусловлено их высокой мощностью, простотой в управлении и обслуживании. Независимо от внешних различий и типов креплений, все они имеют одинаковый принцип действия. Прежде всего, это однофазный электродвигатель, где осуществляется последовательное возбуждение обмоток.

Для его работы может использоваться переменный или постоянный ток. По этой причине, коллекторный электродвигатель считается универсальным. Большинство таких электродвигателей имеют в своей конструкции основные элементы в виде статора вместе с обмоткой возбуждения, а также ротора и двух щеток в качестве скользящего контакта. Большая роль во всей конструкции отводится тахогенератору.

Его магнитный ротор закрепляется в торце роторного вала, а фиксация катушки осуществляется с помощью стопорного кольца или крышки. Все конструктивные элементы электродвигателя объединены в общей конструкции. Их соединяют две алюминиевые крышки, непосредственно образующие корпус двигателя. Для вывода контактов, присутствующих во всех элементах используется клеммная колодка, позволяющая легко включать их в общую электрическую схему. Для работы ременной передачи на роторный вал запрессовывается шкив.

В основе работы данного вида двигателей лежат взаимодействующие магнитные поля, присутствующие в статоре и роторе, при прохождении через них электрического тока. Коллекторный двигатель имеет последовательную схему, по которой подключаются обмотки. Контактная колодка позволяет задействовать до десяти контактов, увеличивая количество вариантов подключения.

Простейшее подключение можно выполнить, зная лишь расположение выводов в статоре и щетках. При нормальном подключении устанавливаются средства электрической защиты и устройства, позволяющие ограничивать ток. Поэтому, прямое подключение от сети должно производиться не более чем на 15 секунд.

Управление коллекторным двигателем осуществляется с помощью специальной электронной схемы. В этой схеме всю силовую регулировку выполняет симистор, подающий напряжение на двигатель в необходимом количестве и подключаемый последовательно с ним. Такой тип двигателя независимо от полярности подаваемого напряжения вращается в одну сторону, так как за счёт последовательного соединения обмоток статора и ротора смена полюсов их магнитных полей происходит одновременно и результирующий момент остаётся направленным в одну сторону.

Для того, чтобы двигатель начал вращаться в другую сторону, необходимо лишь изменить последовательность коммутации обмоток. Пунктирной линией обозначены элементы и выводы, которые задействованы не во всех двигателях. Например датчик Холла, выводы термозащиты и вывод половины обмотки статора. При запуске коллекторного двигателя напрямую, подключаются только обмотки статора и ротора через щётки.

Представленная схема подключения коллекторного двигателя напрямую, не имеет средств электрической защиты от короткого замыкания и устройств ограничивающих ток. При таком подключении от бытовой сети, двигатель развивает полную мощность, поэтому не следует допускать длительного прямого включения.

Ниже, на Рис. Общий принцип схемы управления коллекторного двигателя таков. Управляющий сигнал с электронной схемы поступает на затвор симистора TY ,тем самым открывая его и по обмоткам двигателя начинает протекать ток,что приводит к вращению ротора M двигателя. По сигналам с тахогенератора создаётся обратная связь с сигналами управляющих импульсов поступаемых на затвор симистора.

Таким образом обеспечивается равномерная работа и частота вращения ротора двигателя при любых режимах нагрузки, вследствие чего барабан в стиральных машинах вращается равномерно. Для осуществления реверсивного вращения двигателя применяются специальные реле R1 и R2 ,коммутирующие обмотки двигателя. В некоторых стиральных машинах, коллекторный двигатель работает на постоянном токе. Для этого, в схеме управления, после симистора, устанавливают выпрямитель переменного тока построенный на диодах «диодный мост».

Работа коллекторного двигателя на постоянном токе увеличивает его КПД и максимальный крутящий момент. Иногда происходит межвитковое замыкание обмотки ротора или статора значительно реже , что так же проявляется в сильном искрении коллекторно-щёточного узла из-за повышенного тока или ослаблении магнитного поля двигателя, при котором ротор двигателя не развивает полноценный крутящий момент.

Как мы и говорили выше, щётки в коллекторных двигателях при трении о коллектор со временем стачиваются. Поэтому большая часть всех работ по ремонту двигателей сводится к замене щёток.

Стоит отметить,что надёжность коллекторного двигателя во многом зависит от того, насколько качественно и грамотно производители подходят к технологическому процессу его изготовления и сборки. Коллекторные двигатели переменного тока в принципе отличаются от двигателей постоянного тока последовательного возбуждения рис.

Это необходимо для уменьшения магнитных потерь, которые в двигателе переменного тока имеют повышенную величину, так как магнитный поток возбуждения является переменным изменяется с частотой сети.

Электромагнитный вращающий момент в коллекторном двигателе переменного тока создается так же, как в двигателе постоянного тока, за счет взаимодействия тока якоря с магнитным потоком возбуждения Ф:. Однако здесь и ток якоря, и магнитный поток изменяются с частотой сети, причем поток несколько отстает по фазе от тока за счет потерь в стали рис.

Кривые вращающего момента, тока и магнитного потока коллекторного двигателя переменного тока. Из выражений 2. На рис. Анализ ее показывает, что фазовый сдвиг является причиной появления в течение каждого периода некоторого отрицательного значения электромагнитного момента. С увеличением фазового сдвига отрицательная составляющая момента возрастает и при становится равной положительной составляющей. В этом случае среднее за период значение момента равно нулю и двигатель не работает. Коллекторные двигатели переменного тока выполняют с последовательным возбуждением — ток якоря является также и током возбуждения.

Этим объясняется тем, что фазовый сдвиг между током I и потоком Ф невелик. Однако пульсации момента не нарушают работу двигателя, так как частота пульсаций велика, а вращающиеся части обладают значительной инерцией. По своим рабочим свойствам коллекторный двигатель переменного тока напоминает двигатель постоянного тока последовательного возбуждения.

Большим недостатком коллекторных двигателей переменного тока является неудовлетворительная коммутация, сопровождающаяся искрением на щетках. Объясняется это тем, что в коммутируемых секциях обмотки якоря кроме реактивной составляющей э. Универсальные коллекторные двигатели получили большое распространение в устройствах автоматики и в бытовых электроприборах.

Это двигатели малой мощности, которые могут работать как от постоянного, так и от переменного тока. Магнитная система их выполняется полностью шихтованной из листовой электротехнической стали.

В универсальном коллекторном двигателе стремятся получить примерно одинаковые частоты вращения при номинальной нагрузке как на постоянном, так и на переменном токе. Принципиальная схема универсального коллекторного двигателя последовательного возбуждения. Уменьшение числа витков обмотки возбуждения двигателя, работающего на переменном токе, обеспечивает сближение механических характеристик лишь при номинальной нагрузке. Величина тока, потребляемого универсальным двигателем при работе на переменном токе, больше, чем при работе этого же двигателя на постоянном токе, так как переменный ток помимо активной составляющей имеет еще и реактивную составляющую.

Регулирование частоты вращения двигателей переменного тока и универсальных двигателей осуществляется точно так же, как и двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением. Во многих современных электрических установках используются универсальные моторы, предназначенные для работы как с переменным, так и с постоянным током.

Коллекторный двигатель для мясорубок, стиральных машин и прочих устройств с реверсом можно подключить своими руками, если имеется схема и чертеж. Коллекторные двигатели очень похожи на двухполюсные моторы.

Блок состоит из рамки прямоугольной формы, которая размещена в электромагните. Полюсы магнита способствуют тому, что рамка под напряжением начинает вращаться в их пределах. Асинхронный двигатель получает электрическую энергию при помощи контактов в форме полуколец. Иногда коллекторное устройство питается за счет щеток, которые соприкасаются с рамкой.

Щетки изготавливаются из металлического сплава. При этом, если микродвигатель может иметь одну или две рамки, то реальный движок для различных аппаратов оснащен большим количеством подобных отводов. Для их подключения редко используется несколько контактов-полуколец, гораздо чаще они соединяются со щетками, которые способны захватить большую площадь. Намотка якоря коллекторного двигателя представляет собой набор из медных пластинок на специальный цилиндр.

После к ним привариваются при помощи сварочных работ концы обмотки, что гарантирует безопасность и эффективность работы. Электрический мотор, в общей сложности, состоит из двух частей: статора и якоря. Статор, размещенный между магнитами, при включении в сеть начинает вращаться, в то время, как якорь остается неподвижным.

Исходя из такой конструкции, принцип работы коллекторного двигателя основан на последовательном соединении всех рабочих частей. Он соприкасается со щетками или контактами-полукольцами. В свою очередь, к коллектору присоединяется обмотка ротора. Универсальный коллекторный мотор имеет последовательное соединение статора и ротора.

Зачем требуется подключение регулятора? Для уменьшения скорости и мощности старта безколлекторный двигатель В просто перенастраивается на другую скорость, к примеру, как однофазный или трехфазный асинхронный. Для этого изменяется частота используемого тока. Но, у коллекторных моделей главная особенность работы в постоянном магнитном поле вокруг вращающейся рамки, т. Чтобы работать с таким редуктором, нужно обязательно уменьшать первичные обороты во время включения.

Для того, чтобы снизить резкость старта, в устройство устанавливается регулятор оборотов коллекторного двигателя. Этот контроллер необходим, чтобы защитить подключаемые к пусковому механизму устройства от пережога и неисправности в связи со скачками мощности.

Принципиально регулятор работает за счет уменьшения скольжения и снижения крутящего момента на валу. Система очень проста в реализации и удобна в использовании, такие контроллеры устанавливаются во все стиральные машины для снижения нагрузки на вращающиеся части. Теоретически, есть еще один способ, как перемотать двигатель — это подключить к нему автотрансформатор. Но такой способ не уместен для домашних условий, и даже на производстве, не является наиболее удобным из-за большого размера трансформирующего прибора.

Если нужно мягко уменьшить обороты вала и крутящий момент, рекомендуется следующая схема подключения коллекторного двигателя, которую легко можно собрать своими руками:. Чтобы проверить ротор двигателя без сборки, к коллекторному мотору последовательным путем присоединяется омметр. Предел работы устанавливается на уровне 2 Ом, если с ротором все нормально, то он прозванивается на этом уровне. К слову, если регулятор установить не выходит, то можно собрать другую схему, по принципу работы аналогичную коллекторному двигателю: соединить датчик угла и вентильный синхронный электродвигатель.

Устройство коллекторных двигателей — электрических машин. Двигатель коллекторный

В конструкции современного автомобиля задействован коллекторный двигатель, агрегат, использующий контакты с целью определения положения нахождения ротора. Текущие тенденции на мировом рынке автомобилестроения сводятся к полной замене силовых установок, работающих за счет внутреннего сгорания топлива на электрические моторы. За последние годы, призывы к увеличению планки по количеству вредных выбросов в атмосферу, звучат, чуть ли не ежедневно, а это укрепляет позиции электрических агрегатов. Принцип работы электрического двигателя, преобразовать электрическую энергию в механическую работу. Если сравнивать агрегаты с двигателями внутреннего сгорания , электрические моторы предпочтительней, преимущество: компактность, простота, долговечность, экологически безвредны и масса других плюсов. Прежде, перед рассмотрением вариантов установок, проясним, что значит понятие коллекторный двигатель.

Схема подключения обмоток коллекторного двигателя.

Устройство и подключение однофазных электродвигателей 220В

Содержание: Реверсивное включение двигателей постоянного тока Изменение направления вращения ротора асинхронного двигателя Схема подключения коллекторного двигателя с реверсом Схема реверса электродвигателя на ардуино. Наиболее просто осуществить реверс двигателя постоянного тока, у которого статор с постоянными магнитами. Достаточно изменить полярность питания, чтобы ротор начал вращаться в обратную сторону. Сложнее осуществить реверсирование мотора с электромагнитным возбуждением последовательным, параллельным. Если просто поменять полярность питающего напряжения, то направление вращения ротора не изменится. Чтобы изменить направление вращения, достаточно поменять полярность только в обмотке возбуждения или только на щетках ротора. Для осуществления реверса двигателей большой мощности полярность следует менять на якоре. Разрыв обмотки возбуждения на работающем моторе может привести к неисправности, так как возникающая ЭДС имеет повышенное напряжение, которое способно повредить изоляцию обмоток.

Как подключить коллекторный двигатель к Arduino

В прошлой статье Я рассказывал как подключить и запустить двигатель на Вольт в однофазной электросети В. Его можно успешно использовать в других целях в домашнем хозяйстве, например для привода точила, полировального станка, газонокосилки и т. В электрических дрелях, перфораторах, болгарках и некоторых моделях стиральных машин автоматов используется синхронный коллекторный двигатель. А оставшиеся 2 конца присоединить к электропитанию Вольт.

На вытяжках любые встретим.

Коллекторный двигатель: устройство и подключение. Схема коллекторного двигателя переменного тока

Самые маленькие двигатели данного типа единицы Ватт содержат в корпусе:. Применяются, в основном, в детских игрушках, плейерах, фенах, электробритвах, аккумуляторных отвёртках и т. Двигатели мощностью в сотни Ватт, в отличие от предыдущих, содержат четырёхполюсный статор из электромагнитов. Свойства электродвигателей во многом объясняется способом, которым обмотки статора могут подключаться относительно якоря:. В этом электродвигателе обмотка якоря подключена к основному источнику постоянного тока сети постоянного тока, генератору или выпрямителю , а обмотка возбуждения — к вспомогательному источнику.

Коллектор электродвигателя

Пылесос, кофемолка, дрель, перфоратор, триммер — далеко не полный перечень оборудования, в котором используется преобразование электрической энергии в механическую для работы бытовых устройств. Они содержат сложные технические узлы, требуют умелого обращения, периодического осмотра, правильного обслуживания. При небрежной работе возникают различные поломки. Материал статьи представляет советы домашнему мастеру, работающему с электрическими инструментами или планирующему самостоятельный ремонт электродвигателя с щеточным механизмом и коллектором. Текст наглядно дополняется схемами, картинками и видеороликом. Предоставленная информация собрана с целью привлечь внимание пользователей к правилам эксплуатации бытовых приборов с коллекторным двигателем. Она поможет осознанно фиксировать возникающие дефекты работающей схемы, оперативно устранять их. Подвижная часть коллекторного двигателя, как и любого другого, механически сбалансирована и закреплена в подшипниках вращения, вмонтированных в неподвижную станину.

Реостат в электрической схеме состоит в коллекторный двигатель.

Как работает коллекторный двигатель со щеточным механизмом в бытовой технике

Как известно, электродвигатели бывают трёх основных типов: коллекторные, шаговые и сервоприводы. В данной статье мы рассмотрим подключение коллекторного электродвигателя к Arduino с помощью драйвера двигателей на основе микросхемы LS или аналогичной. Напрямую подключить электродвигатель к выводам Arduino нельзя: есть риск сжечь вывод, к которому подключён двигатель. Для безопасного подключения электродвигателей разных типов к Arduino необходим самодельный или промышленно изготовленный т.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ КОЛЛЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Универсальные электродвигатели. Как они работают?

Коллекторные двигатели переменного тока достаточно широко применяются как силовые агрегаты бытовой техники, ручного электроинструмента, электрооборудования автомобилей, систем автоматики. Схема подключения двигателя, а также его устройство напоминают схему и устройство электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Область применения таких моторов обусловлена их компактностью, малым весом, легкостью управления, сравнительно невысокой стоимостью. Наиболее востребованы в этом производственном сегменте электродвигатели малой мощности с высокой частотой вращения.

Как подключать двигатель стиральной машины? Если у вас остался двигатель от старой стиральной машинки, то его не стоит выбрасывать.

Подключение коллекторного электродвигателя к сети 220 вольт

Однофазные электродвигатели В широко используются в разнообразных бытовых и промышленных устройствах: холодильниках, стиральных машинах, насосах, дрелях, заточных и подобных им обрабатывающих станках. Их технические характеристики несколько уступают свойствам трехфазных двигателей. Существует два наиболее распространенных типа однофазных электродвигателей для сети переменного тока промышленной частоты:. Первые более просты по своему устройству, но обладают рядом недостатков, главные из которых — трудности с изменением направления и частоты вращения ротора. Далее рассмотрены однофазные асинхронные электродвигатели и коллекторные двигатели переменного тока. Мощность такого однофазного двигателя В может в зависимости от конструкции находиться в пределах от 5 Вт до 10 кВт.

В этой теме необходимо понять, — как именно подключается однофазный коллекторный двигатель переменного тока, допустим, после его ремонта. Электрическая схема рис. Следовательно, к данному названию типа двигателя можно еще добавить такое название как конденсаторный электродвигатель.



Универсальный двигатель

Дмитрий Левкин

  • Конструкция

  • Принцип работы

  • Особенности


  • Области использования

Конструкция универсального коллекторного электродвигателя не имеет принципиальных отличий от конструкции коллекторного электродвигателя постоянного тока с обмотками возбуждения, за исключением того, что вся магнитная система (и статор, и ротор) выполняется шихтованной и обмотка возбуждения делается секционированной. Шихтованная конструкция и статора, и ротора обусловлена тем, что при работе на переменном токе их пронизывают переменные магнитные потоки, вызывая значительные магнитные потери.

Универсальный двигатель

Секционирование обмотки возбуждения вызвано необходимостью изменения числа витков обмотки возбуждения с целью сближения рабочих характеристик при работе электродвигателя от сетей постоянного и переменного тока [2].

Схема универсального коллекторного двигателя

Универсальный коллекторный электродвигатель может быть выполнен как с последовательным, так и с параллельным и независимым возбуждением.

В настоящее время универсальные коллекторные электродвигатели выполняют только с последовательным возбуждением.

Возможность работы универсального двигателя от сети переменного тока объясняется тем, что при изменении полярности подводимого напряжения изменяются направления токов в обмотке якоря и в обмотке возбуждения. При этом изменение полярности полюсов статора практически совпадает с изменением направления тока в обмотке якоря. В итоге направление электромагнитного вращающего момента не изменяется:

,

  • где M — электромагнитный момент, Н∙м,

  • – постоянный коэффициент, определяемый конструктивными параметрами двигателя,

  • – ток в обмотке якоря, А,

  • Ф — основной магнитный поток, Вб.

В качестве универсального используют двигатель последовательного возбуждения, у которого ток якоря является и током возбуждения, что обеспечивает почти одновременное изменение направления тока в обмотке якоря Iа и магнитного потока возбуждения Ф при переходе от положительного полупериода переменного напряжения сети к отрицательному.

Если двигатель подключить к сети синусоидального переменного тока, то ток якоря Ia и магнитный поток Ф будут изменяться по синусоидальному закону:

,

  • где i — ток, А,

  • – амплитуда тока, А,

  • – частота, рад/c.

,

  • где – наибольшее значение магнитного потока, Вб,

  • – угол сдвига фаз между током возбуждения и магнитным потоком, обусловленный магнитными потерями в двигателе, рад.

Отсюда получим формулу электромагнитного момента коллекторного двигателя последовательного возбуждения, включенного в сеть синусоидального переменного тока, Нм:

.

После преобразования:

.

Первая часть выражения представляет собой постоянную составляющую электромагнитного момента Mпост, а вторая часть — переменную составляющую этого момента Мпер, изменяющуюся во времени с частотой, равной удвоенной частоте напряжения питания.

Таким образом, результирующий электромагнитный момент при работе двигателя от сети переменного тока пульсирует. Пульсации электромагнитного момента практически не нарушают работу двигателя. Объясняется это тем, что при значительной частоте пульсаций электромагнитного момента () и большом моменте инерции якоря вращение последнего оказывается равномерным.

    Способы подключения универсального электродвигателя к сети питания:

  • прямое подключение к сети питания

  • подключение серез автотрансформатор

  • подключение через регулятор
    • симисторный

    • транзисторный

Коэффициент полезного действия универсального двигателя при его работе от сети переменного тока более низкий, чем при его работе от сети постоянного тока. Другой недостаток универсального двигателя — тяжелые условия коммутации, вызывающие интенсивное искрение на коллекторе при включении двигателя в сеть переменного тока. Этот недостаток объясняется наличием трансформаторной связи между обмотками возбуждения и якоря, что ведет к наведению в коммутируемых секциях трансформаторной ЭДС, ухудшающей процесс коммутации в двигателе.

Наличие щеточно-коллекторного узла является причиной ряда недостатков универсальных коллекторных двигателей, особенно при их работе на переменном токе (искрение на коллекторе, радиопомехи, повышенный шум, невысокая надежность). Однако эти двигатели по сравнению с асинхронными и синхронными при частоте питающего напряжения f = 50 Гц позволяют получать частоту вращения до 10 000 об/мин и более (наибольшая синхронная частота вращения при f = 50 Гц равна 3000 об/мин) [3].

Благодаря тому, что универсальный двигатель может иметь высокую скорость вращения при работе от однофазной сети переменного тока без использования дополнительных преобразовательных устройств, он получил широкое применение в таких домашних приборах как пылесосы, блендеры, фены и др. Так же универсальный электродвигатель широко используется в таких инструментах, как дрели и шуруповерты.

Благодаря тому, что скорость вращения универсального двигателя легко регулируется изменением величины питающего напряжения ранее он широко использовался в стиральных машинах. Сейчас благодаря развитию преобразовательной техники более широкое использование получают бесщеточные электродвигатели (СДПМ, АДКР) скорость вращения которых регулируется изменением частоты напряжения питания.

Смотрите также

Основные параметры электродвигателя

Общие параметры для всех электродвигателей

  • Момент электродвигателя

  • Мощность электродвигателя

  • Коэффициент полезного действия

  • Номинальная частота вращения

  • Момент инерции ротора

  • Номинальное напряжение

  • Электрическая постоянная времени

    Библиографический список

  • ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.

  • Е.В.Арменский, Г.Б.Фалк. Электрические микромашины. Изд. 2-е, перераб. и доп.: Учеб. пособие для электротехн. специальностей вузов. — М.: Высш. школа, 1975.

  • М.М.Кацман. Электрические машины и электропривод автоматических устройств: Учебник для электротехнических специальностей техникумов.- М.: Высш. шк., 1987.

Реверс двигателя переменного и постоянного тока: электрические схемы

Реверс двигателя противоположен вращению ротора. Вы можете изменить направление вращения двигателя постоянного тока, асинхронного и коллекторного двигателя переменного тока. Трудно представить устройство, в котором не используется реверсивное вращение электродвигателя. Без изменения вращения невозможно представить работу тали, кран-балки, лебедки, грузоподъемных механизмов, элеваторов, задвижек и т. д. Исключением являются такие устройства, как шлифовальные станки, вытяжки и т. д. В этой статье мы расскажем Читатели сайта Электроэксперт, как реверсировать электродвигатели разных типов.

  • Реверсивные двигатели постоянного тока
  • Изменение направления вращения ротора асинхронного двигателя
  • Схема подключения реверсивного коллекторного двигателя
  • Схема реверса электродвигателя Arduino

Реверсивные двигатели постоянного тока

Самый простой способ — реверсировать двигатель постоянного тока, статор которого снабжен постоянными магнитами. Достаточно поменять полярность питания, чтобы ротор начал вращаться в обратную сторону.

Сложнее реверсировать двигатель с электромагнитным возбуждением (последовательным, параллельным). Если просто поменять полярность питающего напряжения, то направление вращения ротора не изменится. Для изменения направления вращения достаточно изменить полярность только в обмотке возбуждения или только на щетках ротора.

Для реверсирования двигателей большой мощности необходимо изменить полярность на якоре. Разрыв обмотки возбуждения на работающем двигателе может вызвать неисправность, так как возникающая ЭДС имеет повышенное напряжение, что может привести к повреждению изоляции обмоток. Что приведет к выходу из строя электродвигателя.

Для реализации обратного направления вращения ротора применяют мостовые схемы на реле, контакторах или транзисторах. В последнем случае есть возможность регулировать скорость вращения.

На рисунке показана транзисторная схема. В качестве иллюстрации транзисторы заменены переключающими контактами. Аналогично выполняются мостовые схемы не на биполярных, а на полевых транзисторах.

КПД такой схемы гораздо выше, чем на транзисторах. Управление осуществляется микроконтроллером или простыми логическими схемами, исключающими одновременную подачу сигналов.

Изменение направления вращения ротора асинхронного двигателя

Наиболее распространенные в промышленности асинхронные двигатели, работающие от трехфазного напряжения 380 вольт. Для реверса достаточно поменять любые две фазы.

Получила распространение электрическая схема, выполненная на двух магнитных пускателях. Собственно для двигателей постоянного тока аналогично, но биполярные контакторы или пускатели. Эта схема называется «реверсивной пусковой схемой» или «реверсивной пусковой схемой асинхронного трехфазного электродвигателя».

При включении пускателя КМ1 кнопкой «Пуск 1» напряжение подается непосредственно на обмотки и кнопка «Пуск 2» блокируется от случайного включения размыканием нормально замкнутых контактов КМ- 1. Двигатель вращается в одном направлении.

После отключения пускателя КМ1 кнопкой «Стоп» или полного снятия напряжения можно включить КМ2 кнопкой «Пуск 2». В результате через контакты линия L2 запитана напрямую, а L1 и L3 поменяны местами. Кнопка «Пуск 1» заблокирована, так как нормально замкнутые контакты пускателя КМ2 приводятся в действие и размыкаются. Двигатель начинает вращаться в противоположном направлении.

Схема используется повсеместно и по сей день для подключения трехфазного двигателя в трехфазную сеть. Простота схемного решения и доступность комплектующих являются его существенными преимуществами.

Наиболее распространены электронные системы управления. Схемы включения, собранные на тиристорах без пускателей. Хотя пускатели могут быть установлены для дистанционного включения или выключения в этой схеме.

Они сложнее, но и надежнее устройств на контакторах. Для управления используются импульсно-фазовые системы управления (СИФУ), системы частотного управления. Это многофункциональные устройства, с их помощью можно не только реверсировать асинхронный электродвигатель, но и регулировать частоту вращения.

Дома есть необходимость подключить двигатель 380В на 220 с реверсом. Для этого нужно поменять местами обмотки звезда-треугольник. Более подробно отличия этих схем мы рассмотрели в статье, размещенной на сайте ранее: https://my.electricianexp.com/ru/chto-takoe-zvezda-i-treugolnik-v-elektrodvigatele.html.

Однако, если предполагается подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети, то для этого используется конденсатор, который подключается по приведенной ниже схеме.

В этом случае для реверса достаточно переключить сетевой провод с В на клемму А, а от А отключить конденсатор и подключить к клемме В. Удобно это делать с помощью 6-контактного Переключить переключатель. Это типичное включение асинхронного двигателя в сеть 220В с конденсатором.

Схема подключения реверсивного коллекторного двигателя

Для реверсирования коллекторного двигателя необходимо знать:

  1. Не на каждом коллекторном двигателе возможен реверс. Если на корпусе указана стрелка вращения, то его нельзя использовать в реверсивных устройствах.
  2. Все двигатели с высокими оборотами предназначены для вращения в одном направлении. Например, электродвигатель, устанавливаемый на болгарки.
  3. В двигателе, имеющем малые обороты, вращение может осуществляться в разные стороны. Такие двигатели монтируются в электроинструменты, например, электродрели, шуруповерты, стиральные машины и т.п.

На рисунке представлена ​​схема универсального коллекторного двигателя, который может работать как от постоянного, так и от переменного тока.

Для изменения вращения ротора достаточно изменить полярность напряжения на обмотке ротора или статора, как в двигателях постоянного тока, от которых универсальные машины практически не отличаются.

Если просто поменять полярность питающего напряжения на коллекторном двигателе, то направление вращения ротора не изменится. Это необходимо учитывать при подключении электродвигателя к сети.

Также следует знать, что в двигателях большой мощности коммутируется обмотка якоря. При переключении обмоток статора возникает напряжение самоиндукции, достигающее значений, способных вывести двигатель из строя.

Конструкторы-любители в своих поделках используют различные типы двигателей. Часто используют щеточный двигатель от стиральной машины. Это удобные двигатели, которые можно подключить напрямую к сети 220 вольт. Они не требуют дополнительных конденсаторов, а регулировку скорости можно легко осуществить с помощью стандартного диммера. На клеммную колодку выводятся шесть или семь контактов.

В зависимости от типа двигателя:

  • Две щетки идут на коллектор.
  • От тахометра к блоку идет пара проводов.
  • Обмотки возбуждения могут иметь два или три провода. Третий служит для изменения скорости вращения.

Для реверса двигателя от стиральной машины необходимо поменять местами выводы обмотки возбуждения. Если есть третий вывод, то он не используется.

Схема реверса электродвигателя Arduino

При проектировании моделей или робототехники часто используются небольшие щеточные двигатели постоянного тока, которые управляются программируемым микроконтроллером arduino.

Если предполагается вращение двигателя только в одну сторону, а мощность электродвигателя небольшая, а напряжение питания от 3,3 до 5 вольт, то схему можно упростить и запитать напрямую от ардуино, но это делается редко.

В моделях с дистанционным управлением, где необходимо использовать реверсивные двигатели с напряжением более 5В, применяют ключи, собранные по мостовой схеме. В этом случае схема подключения двигателя с реверсом к ардуино будет выглядеть примерно так, как показано ниже. Это включение используется чаще всего.

В мостовой схеме могут быть использованы полевые транзисторы или специальное согласующее устройство — драйвер, с помощью которого подключаются мощные двигатели.

В заключение отметим, что сборку цепи реверса электродвигателя должен проводить обученный специалист. Однако при самостоятельном подключении необходимо соблюдать условия безопасности, выбирать соответствующую схему подключения и подбирать необходимые аксессуары, строго следуя инструкции по установке. В этом случае у конструктора не возникнет трудностей с подключением и работой электродвигателя.

Теперь вы знаете, что такое реверс электродвигателя и какие схемы подключения для этого используются. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

  • Как сделать простой электродвигатель своими руками
  • В чем разница между переменным током и постоянным током
  • Что такое фаза, ноль и заземление

Опубликовано:

Обновлено: 07.08.2019

Пока без коментариев

Объяснение урока: Двигатели постоянного тока

В этом объяснении мы научимся описывать использование коммутатора для создания равномерного кругового движения на выходе источника постоянного тока.

Двигатель постоянного тока представляет собой устройство, преобразующее электрическую энергию в кинетическую. Он делает это, используя принцип электромагнитной индукции. Мы рассмотрим конструкцию двигателя постоянного тока и посмотрим, как он работает.

Начнем с того, как устроен двигатель постоянного тока. Базовая конструкция показана на схеме ниже.

Устройство называется двигателем постоянного тока, поскольку оно работает от источника постоянного тока. Источник постоянного тока, такой как батарея, — это источник тока, который всегда
посылает ток в том же направлении.

Источник постоянного тока соединен проводами с двумя щетками. Провода и щетки показаны на схеме синим цветом. Эти щетки изогнуты, чтобы помочь поддерживать
электрический контакт с коммутатором, который находится между двумя щетками.

Коммутатор показан на схеме оранжевым цветом. Коммутаторы обычно выглядят как круг или сплошное кольцо, разделенное на две половины. Они сделаны из
металла, поэтому они проводят электричество. Однако зазор между двумя половинками означает, что они электрически отделены друг от друга, т. е.
заряды не могут течь напрямую из одной половины коммутатора в другую.

Каждая половина коммутатора подключена к одному концу петли провода. Эта проволочная петля, показанная на схеме розовым цветом, называется катушкой. Это иногда также
называют арматурой. Петля из проволоки нарисована так, что она ориентирована в горизонтальной плоскости. Однако он способен вращаться вместе с коммутатором,
вокруг оси, проходящей через его центр. Эта ось показана на диаграмме пунктирной серой линией.

Вокруг якоря есть постоянный магнит. На схеме это показано серым цветом. Этот магнит часто называют статором. Название выбрано, чтобы подчеркнуть
тот факт, что эта часть двигателя остается неподвижной, в отличие от вращающейся катушки.

Коллектор и щетки показаны крупным планом на схеме ниже. Проиллюстрированы две разные конструкции коммутатора: коммутатор может быть изготовлен из любого
две половинки D-образной формы, как на левой диаграмме, или две половины разрезного кольца, как на правой диаграмме. Эти диаграммы показаны «сзади»
коммутатора по сравнению с предыдущей схемой. Важно отметить, что каждый конец токопроводящего контура провода подключен к одной половине коммутатора. При вращении коммутатора и проволочной петли концы проволоки остаются прикрепленными к половинам коммутатора.

Сначала мы нарисовали схему двигателя постоянного тока, на которой все его части были выделены разными цветами. Однако теперь, когда мы определили
различные компоненты, возможно, более полезно изобразить его следующим образом.

В этой второй версии диаграммы мы использовали серый цвет для всех частей двигателя, которые остаются неподвижными, и мы использовали оранжевый цвет для всех частей.
двигателя, который может вращаться.

Рассмотрим путь, по которому следует ток. Это показано на диаграмме ниже, где катушка ориентирована горизонтально.

Вспомним, что обычный ток идет от плюса к минусу. Это означает, что у нас есть ток, идущий от положительной клеммы.

Зазор между двумя половинками коммутатора блокирует направление тока непосредственно на отрицательную клемму. Однако, поскольку каждый конец катушки
подключен к одной половине коммутатора, вместо этого ток проходит через катушку. Ток следует по петле, образованной катушкой, пока не достигнет другой половины
коммутатора.

Эта вторая половина коллектора контактирует со щеткой, соединенной с отрицательной клеммой. Это дает току путь, по которому он должен следовать, чтобы достичь отрицательного
терминал, тем самым замыкая цепь.

Теперь давайте подумаем, что на самом деле делает этот ток, чтобы заставить это устройство работать как двигатель.

Основной принцип, лежащий в основе работы двигателя постоянного тока, заключается в том, что электрический заряд, движущийся в магнитном поле, испытывает силу.

В данном конкретном случае мы рассматриваем протекание зарядов в проводе, другими словами, электрический ток. Имеем провод определенной длины, несущий
ток в присутствии магнитного поля. Поскольку провод содержит движущиеся заряды, мы знаем, что на него будет действовать сила.

Уравнение: сила, действующая на провод с током в магнитном поле

Рассмотрим провод длиной 𝐿, по которому течет ток величиной 𝐼 в присутствии магнитного поля 𝐵.

Если направление провода перпендикулярно направлению магнитного поля, то величина силы, действующей на провод, определяется выражением
𝐹=𝐵𝐼𝐿.

Направление силы перпендикулярно как току в проводе, так и магнитному полю и может быть найдено с помощью правила левой руки.

Сила на провод действует перпендикулярно направлению тока в проводе и направлению магнитного поля. Итак, давайте посмотрим на направления
тока и магнитного поля.

Направление магнитного поля указано на схеме выше. Мы знаем, что магнитное поле между двумя полюсами магнита идет от северного полюса
к южному полюсу; в нашем случае это слева направо на экране.

Также указано направление тока в обеих частях катушки, перпендикулярных магнитному полю. Мы можем вспомнить, что только ток, который
перпендикулярно полю, возникнет сила. С левой стороны катушки этот ток направлен на экран. С правой стороны текущий
направлен за пределы экрана к нам.

Давайте сосредоточимся на левой стороне катушки. Здесь ток направлен на экран. Магнитное поле направлено слева направо. Мы знаем это
сила должна быть перпендикулярна обеим этим величинам, но остается два варианта: вверх или вниз.

Чтобы выяснить, в каком из этих направлений указывает сила, мы можем использовать правило левой руки Флеминга.

Правило: правило левой руки Флеминга

Правило левой руки Флеминга позволяет найти направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, при условии, что поле
и направления тока перпендикулярны.

Правило визуально показано на диаграмме выше. Это работает следующим образом:

  • Левой рукой мы указываем первым, или указательным, пальцем по направлению магнитного поля.
  • Затем мы указываем вторым пальцем под углом 90° к первому вдоль направления тока.
  • Большой палец под углом 90° к обоим пальцам указывает направление силы, действующей на провод.

Давайте применим это правило левой руки к катушке провода в нашем двигателе.

Мы начнем с рассмотрения левой стороны нашего мотка проволоки. Здесь ток направлен от нас. Магнитное поле направлено вправо. Применяя правило левой руки, мы указываем нашим первым пальцем вдоль направления поля, а вторым пальцем — вдоль текущего направления. Это показано на диаграмме ниже.

Мы обнаруживаем, что наш большой палец направлен вниз. Это говорит нам о том, что сила, действующая на левую сторону катушки, направлена ​​вниз.

Мы можем применить тот же процесс к правой стороне катушки. В этом случае направление поля по-прежнему правое, но ток теперь направлен на нас. Можно легко проверить, используя правило левой руки (и полезно попробовать это сделать), что сила на этой правой стороне катушки действует вертикально вверх.

Таким образом, силы, действующие на эти две стороны катушки, показаны на диаграмме ниже. На этой диаграмме мы показали вид сверху вниз слева, в котором текущий
указано направление. Справа мы показали вид сбоку, на котором указаны силы. На этой диаграмме сбоку мы также указали текущий
направление с помощью символов ⊗ (в экран) и ⊙ (вне экрана).

Здесь стоит повторить, что на две другие стороны катушки сила не действует. Причина этого в том, что ток в этих сторонах
течет либо параллельно, либо антипараллельно направлению магнитного поля.

Давайте рассмотрим пример, который поможет вам познакомиться с двигателями постоянного тока и попрактиковаться в использовании правила левой руки.

Пример 1. Определение направления тока в обмотке двигателя постоянного тока

На схеме показан двигатель постоянного тока. Показанные розовые стрелки представляют силы, действующие на катушку. Какой из терминалов
𝑎 или 𝑏 это плюс двигателя?

Ответ

Вопрос заключается в том, чтобы найти, какой из двух терминалов, помеченных 𝑎 и 𝑏, является положительным. Чтобы сделать это,
нам нужно определить направление тока, так как мы знаем, что обычный ток направлен от положительного к отрицательному.

Нам задано направление силы на левой и правой сторонах катушки. Мы также знаем, что магнитное поле направлено от северного полюса.
к южному полюсу постоянного магнита; это слева направо.

Теперь мы можем обратиться к нашему правилу левой руки. Будем рассматривать левую часть катушки. В этом случае мы знаем направление магнитного поля
(вдоль которого мы указываем указательным или указательным пальцем) — вправо, а направление силы (вдоль которого мы указываем большим пальцем) — вверх.

Мы обнаруживаем, что наш второй палец, указывающий текущее направление, указывает на нас. Это означает, что ток в левой части провода
направлен к нам, за пределы экрана.

Так как направление тока не может просто частично измениться в цепи, мы можем видеть, что ток должен следовать по этому пути в двигателе:

Затем, поскольку ток направлен от положительного к отрицательному, мы видим, что ответ на вопрос в том, что положительная клемма 𝑏.

В самом начале этого объяснения мы сказали, что катушка может вращаться (вместе с коммутатором). Теперь мы видели, что комбинация текущего
в катушке, а магнитное поле от статора (магнитов вокруг катушки) приводит к возникновению сил, действующих на две стороны катушки.

Оказывается, именно эта сила вызывает вращение катушки. Точнее, крутящий момент, возникающий от этой силы, вызывает вращение.

Крутящий момент, возникающий в результате действия силы, определяется как произведение величины этой силы и расстояния по перпендикуляру к линии действия силы
от оси вращения. Другими словами, всякий раз, когда у нас есть сила, действующая на объект на некотором перпендикулярном расстоянии от оси, вокруг которой
объект может вращаться, будет крутящий момент.

На схеме ниже мы можем видеть ось, вокруг которой катушка способна вращаться, то есть ось вращения. Мы также можем видеть, что две силы не действуют
вдоль этой оси, а на некотором расстоянии от нее.

Расстояние сил от оси выделено на диаграмме двумя черными пунктирными стрелками. Поскольку силы не вдоль оси, они действительно будут
в результате возникает крутящий момент на катушке.

В этом случае левая сила действует вниз, а правая сила действует вверх. Итак, как и следовало ожидать, крутящий момент заставляет катушку (вместе с
коммутатор) вращаться в направлении, показанном на схеме, то есть против часовой стрелки от того направления, в котором мы на него смотрим.

До сих пор все наши анализы проводились, когда катушка находится в горизонтальной плоскости. Однако мы только что показали, что силы, действующие на катушку в этой точке, создают
крутящий момент, который заставляет его вращаться. Это означает, что нам также необходимо учитывать, что происходит, когда катушка поворачивается на другие углы.

Рассмотрим случай, когда катушка повернулась на некоторую величину меньше 90∘ относительно начальной
горизонтальное положение мы рассмотрели. Это показано на диаграмме ниже.

Из диаграммы видно, что коммутатор вращался вместе с катушкой, но каждая из двух половин коммутатора все еще находится в электрическом состоянии.
контакт одной и той же кистью. Для ясности мы обозначили половины коммутатора 1 и 2. Тогда мы можем сказать, что в этот момент половина коммутатора 1 все еще находится в контакте.
с положительной клеммой, а половина коммутатора 2 все еще находится в контакте с отрицательной клеммой.

Это означает, что электрический заряд по-прежнему движется по цепи так же, как и раньше, когда катушка была горизонтальной. ток имеет такое же направление
в левой и правой частях катушки, как это было раньше.

Поскольку направления тока остались прежними и направление магнитного поля также не изменилось, это означает, что силы, действующие с каждой стороны катушки
находятся в том же направлении, что и прежде. То есть сила с левой стороны действует вниз, а сила с правой стороны действует вверх.

Как и прежде, эти силы не действуют на линию, проходящую через центр вращения катушки. Это означает, что они действуют для создания крутящего момента. Однако мы можем видеть из
на диаграмме выше видно, что перпендикулярное расстояние этих сил от оси вращения меньше, чем когда катушка была горизонтальной. Поскольку эти силы действуют
ближе к оси вращения, чем они были ранее, величина создаваемого ими крутящего момента уменьшилась.

Когда катушка отклоняется от горизонтального положения и приближается к вертикальному положению на 90∘,
величина крутящего момента на этой катушке становится все меньше и меньше по мере уменьшения расстояния сил от оси вращения.

Теперь рассмотрим, что происходит при вертикальном положении катушки, показанном на диаграмме ниже.

Из схемы видно, что любые силы, действующие на стороны катушки в этом положении, будут действовать вдоль оси вращения. Следовательно, крутящий момент не будет
производимые этими силами. Другими словами, когда катушка ориентирована вертикально, на нее не действует чистый крутящий момент. Единственное, что заставляет катушку вращаться
в этот момент он имеет некоторую инерцию вращения; поскольку катушка уже двигалась против часовой стрелки, она будет продолжать это делать, если не будет сопротивления.

На этой диаграмме важно отметить еще кое-что: положение коммутатора. До этого момента половина коммутатора с номером 1
всегда находился в электрическом контакте со щеткой, подключенной к плюсовой клемме. Точно так же половина коллектора 2 всегда находилась в контакте со щеткой.
подключен к минусовой клемме. Это вертикальное положение катушки представляет собой точку переключения. Когда катушка вращается дальше этой точки, половина коммутатора 1 будет
соприкасается с отрицательной клеммой, а половина коммутатора 2 будет соприкасаться с положительной клеммой.

Рассмотрим, что происходит с током в катушке после поворота вокруг вертикали. Заряды теперь текут от положительной клеммы к половине коммутатора 2. Они проходят через катушку, пока не достигают половины коммутатора 1. Затем они проходят через правую щетку к отрицательной клемме. Это показано в правой половине
диаграммы ниже.

В левой половине диаграммы показана катушка до того, как она повернется за вертикаль. Для наглядности мы обозначили стороны катушки 1 и 2 в соответствии с
половина коммутатора, к которой подключен каждый.

Мы видим, что когда катушка проходит вертикальную ориентацию, направление тока в самой катушке меняется. Прежде чем пройти через вертикаль,
ток со стороны 1 был направлен от нас (в экран), а ток со стороны 2 был направлен к нам (за пределы экрана). Теперь, после прохождения
по вертикали ток со стороны 1 направлен к нам, а ток со стороны 2 направлен от нас.

Однако направление тока в схеме вне катушки остается неизменным. Ток по-прежнему направлен от плюсовой клеммы к левой щетке.
и от правой щетки к минусовой клемме. Именно добавление коммутатора вызывает изменение направления тока в катушке.

Мы видели, что происходит с током в катушке, когда она вращается вокруг вертикали. Теперь давайте также рассмотрим силы, действующие с каждой стороны катушки. Эти силы показаны на диаграмме ниже.

Мы снова показали катушку в двух положениях: до и после поворота катушки за пределы вертикальной ориентации. Помимо указания направления тока
по сторонам катушки в каждом случае мы обозначили силы, действующие с каждой стороны катушки. Направление этих сил можно проверить, применив
правило левой руки.

Перед прохождением вертикального положения (левая диаграмма) сила на стороне 1 была направлена ​​вниз, а сила на стороне 2 была направлена ​​вверх. Ранее,
мы описали это как силу на левой стороне катушки, направленную вниз, и силу на правой стороне, направленную вверх.

Глядя на правую диаграмму, мы видим, что после того, как катушка вращается вокруг вертикали, сила на левой стороне катушки по-прежнему направлена ​​вниз
а сила с правой стороны по-прежнему направлена ​​вверх. Однако сторона 1 теперь является правой стороной, а сторона 2 теперь левой стороной. Потому что направление
ток через катушку изменился, изменилось и направление сил с каждой стороны катушки.

Давайте рассмотрим пример.

Пример 2. Определение положения максимального и минимального крутящего момента в двигателе постоянного тока

На схеме показан двигатель постоянного тока. Катушка двигателя показана одновременно под четырьмя разными углами к магнитному полю двигателя.

  1. В каком положении крутящий момент катушки двигателя максимален?
  2. В каком положении крутящий момент на обмотке двигателя минимальный?

Ответ

Часть 1

На схеме представлены четыре различных угла катушки в двигателе постоянного тока. В положении I катушка расположена горизонтально. В положениях II и IV катушка находится в положении
под углом 45∘ к этой горизонтали. В положении III катушка расположена вертикально.

Мы можем вспомнить, что на две стороны катушки, которые перпендикулярны направлению магнитного поля, действует сила. Это стороны, которые
направленные к нам или от нас (левая и правая стороны, когда катушка ориентирована горизонтально).

Крутящий момент на катушке зависит от величины самой силы, а также от расстояния линии действия этой силы от оси вращения.

Величина силы рассчитывается по формуле 𝐹=𝐵𝐼𝐿, где 𝐵 — напряженность магнитного поля, 𝐼 — сила тока,
𝐿 — длина провода. Поскольку ни одна из этих величин не меняется при вращении катушки, величина силы не изменится. Следовательно, любые изменения крутящего момента будут результатом изменения расстояния линии действия силы от оси вращения катушки.

Когда катушка ориентирована горизонтально, это расстояние максимально. Следовательно, крутящий момент на катушке наибольший, когда катушка ориентирована горизонтально,
как в положении I.

Часть 2

Крутящий момент будет минимальным для минимального расстояния между линией действия силы и осью вращения катушки.

Это происходит, когда катушка находится в вертикальном положении. В этом случае расстояние от оси до любой из двух сторон катушки, перпендикулярных магнитному
направление поля равно нулю. Таким образом, когда катушка ориентирована вертикально, крутящий момент не только минимален, но фактически равен нулю.

Таким образом, наш ответ заключается в том, что крутящий момент на катушке минимален, когда катушка ориентирована вертикально, как в положении III.

Каждый раз, когда катушка поворачивается в вертикальном направлении, направление тока в катушке меняется. Это означает, что направление сил
на сторонах A и B также будут меняться каждый раз.

В результате сила на стороне катушки слева от вертикали (будь то сторона 1 или 2) всегда будет направлена ​​вниз, а сила
на правой стороне катушки всегда будет направлен вверх.

Это означает, что крутящий момент от этих сил всегда будет вращать катушку в одном и том же направлении. Таким образом, катушка будет продолжать вращаться в том же направлении.

Давайте рассмотрим еще один пример.

Пример 3: Определение направления вращения катушки в двигателе постоянного тока

Какая из диаграмм, изображающих двигатель постоянного тока, правильно представляет направление вращения двигателя? Катушка двигателя одновременно
показан под четырьмя разными углами к магнитному полю двигателя.

Ответ

Этот вопрос спрашивает нас, какая из двух диаграмм показывает правильное направление вращения двигателя. Чтобы ответить на этот вопрос, давайте напомним себе
что вызывает это вращение.

Мы можем вспомнить, что вращение вызывается крутящим моментом на катушке и что этот крутящий момент является результатом силы, действующей на токонесущие провода этой катушки.

Рассмотрим упрощенную схему, показывающую только один угол катушки. Мы нарисовали это ниже. Мы можем вспомнить, что из-за того, как коммутатор связывает
щетки к катушке, если мы знаем, в каком направлении крутящий момент заставляет катушку вращаться на какой-то один угол, то мы знаем, что действие этого крутящего момента останется
одинаково для всех углов катушки. Другими словами, катушка будет продолжать вращаться в том же направлении.

Вспомним, что направление силы можно найти по направлению тока и направлению магнитного поля по правилу левой руки.

На схеме мы указали направление магнитного поля. Это направление вправо, так как магнитное поле между двумя полюсами магнита
идет от северного полюса к южному полюсу.

Поскольку обычный ток направлен от плюса к минусу, мы знаем, что ток в катушке будет направлен так, как показано на схеме.

Рассмотрим левую сторону катушки. Мы видим, что ток направлен от нас, тогда как мы знаем, что магнитное поле направлено
вправо.

Используя правило левой руки, мы указываем нашим первым пальцем вдоль направления поля (вправо), а нашим вторым пальцем вдоль текущего направления
(от нас). Это показано на диаграмме ниже.

Как показано на диаграмме, большой палец направлен вниз. Следовательно, сила на левой стороне катушки действует вниз.

Если мы применим то же правило левой руки к правой стороне катушки, мы обнаружим, что сила на этой стороне действует вверх, так как в этом случае ток
направлен к нам.

Силы показаны на диаграмме ниже.

Поскольку силы толкают левую сторону катушки вниз, а правую сторону вверх, мы видим, что они придадут нам крутящий момент
что заставляет катушку вращаться против часовой стрелки.

Сравнивая диаграммы, данные нам в вопросе, мы видим, что правильное направление вращения, против часовой стрелки, показано на диаграмме B.

Теперь мы рассмотрели все основы работы двигателя постоянного тока. Остается только одна часть: как эта вращающаяся катушка на самом деле работает как двигатель?

Ответ состоит в том, что стержень расположен вдоль оси вращения катушки. Когда катушка вращается, этот стержень также вращается вместе с ней.

Этот вращающийся стержень способен приводить во вращение шестерню или другой механический объект, и этот вращающийся объект может выполнять механическую работу. Таким образом, двигатель постоянного тока
использует электрическую энергию цепи для производства механической работы.