Është e vështirë edhe të imagjinohet se si do të dukej bota moderne pa një motor elektrik DC (dhe një AC, meqë ra fjala). Çdo mekanizëm modern është i pajisur me një motor elektrik. Mund të ketë një qëllim tjetër, por prania e tij, si rregull, është kritike. Pritet që në të ardhmen e afërt roli i motorit DC vetëm të rritet. Tashmë sot, pa këtë pajisje, është e pamundur të krijohen pajisje me cilësi të lartë, të besueshme dhe të heshtur me shpejtësi të rregullueshme. Por ky është çelësi i zhvillimit të shtetit dhe të ekonomisë botërore në tërësi.
Nga historia e motorit DC
Gjatë eksperimenteve në 1821, shkencëtari i famshëm Faraday zbuloi aksidentalisht se një magnet dhe një përcjellës rrymë në një farë mënyrendikojnë njëri-tjetrin. Në veçanti, një magnet i përhershëm mund të shkaktojë rrotullimin e një qarku të thjeshtë përcjellës me rrymë. Rezultatet e këtyre eksperimenteve u përdorën për kërkime të mëtejshme.
Tashmë në 1833, Thomas Davenport krijoi një tren model me një motor të vogël elektrik të aftë për ta drejtuar atë.
Në vitin 1838, në Perandorinë Ruse u ndërtua një varkë pasagjerësh për 12 vende. Kur kjo varkë me motor elektrik shkoi kundër rrymës përgjatë Neva, shkaktoi një shpërthim të vërtetë emocionesh në komunitetin shkencor dhe jo vetëm.
Si funksionon një motor DC
Nëse e shikoni punën sipërfaqësisht, siç bëjnë në shkollë në mësimet e fizikës, mund të duket se nuk ka absolutisht asgjë të komplikuar në të. Por kjo është vetëm në shikim të parë. Në fakt, shkenca e lëvizjes elektrike është një nga më të vështirat në ciklin e disiplinave teknike. Gjatë funksionimit të një motori elektrik, ndodhin një sërë fenomenesh fizike komplekse, të cilat ende nuk janë kuptuar plotësisht dhe shpjegohen me hipoteza dhe supozime të ndryshme.
Në një version të thjeshtuar, parimi i funksionimit të një motori DC mund të përshkruhet si më poshtë. Një përcjellës vendoset në një fushë magnetike dhe një rrymë kalon nëpër të. Për më tepër, nëse marrim parasysh seksionin kryq të përcjellësit, atëherë rreth tij lindin qarqe koncentrike të forcës së padukshme - kjo është një fushë magnetike që formohet nga rryma në përcjellës. Siç u përmend tashmë, këto fusha magnetike janë të padukshme për syrin e njeriut. Por ekziston një truk i thjeshtë që ju lejon t'i vëzhgoni vizualisht ato. Mënyra më e lehtë është të bëni një vrimë në kompensatë ose një fletë të trashë letre përmes së cilës kaloni tela. Në këtë rast, sipërfaqja afër vrimës duhet të mbulohet me një shtresë të hollë pluhuri metalik magnetik të shpërndarë imët (mund të përdoret edhe tallash i imët). Kur qarku mbyllet, grimcat e pluhurit rreshtohen në formën e fushës magnetike.
Në fakt, parimi i funksionimit të një motori DC bazohet në këtë fenomen. Një përcjellës me rrymë vendoset midis poleve veriore dhe jugore të një magneti në formë U. Si rezultat i ndërveprimit të fushave magnetike, teli vihet në lëvizje. Drejtimi i lëvizjes varet nga mënyra se si janë pozicionuar polet dhe mund të përcaktohet saktësisht nga i ashtuquajturi rregull i gimlet.
Forca e Amperit
Forca që shtyn një përcjellës me rrymë jashtë fushës së një magneti të përhershëm quhet forca Amper - sipas një studiuesi të famshëm të fenomeneve elektrike. Njësia e rrymës është emëruar gjithashtu pas tij.
Për të gjetur vlerën numerike të kësaj force, duhet të shumëzoni rrymën në përcjellësin në shqyrtim me gjatësinë e tij dhe me madhësinë (vektorin) e fushës magnetike.
Formula do të duket kështu:
F=IBL.
Modeli i motorit më të thjeshtë
Përafërsisht, për të ndërtuar motorin më primitiv, duhet të vendosni një kornizë me material përçues (tel) në një fushë magnetike dhe ta fuqizoni atë me rrymë. Korniza do të rrotullohet në një kënd të caktuar dhe do të ndalet. Ky pozicion mbi zhargonin e specialistëve nëzona e makinës elektrike quhet "e vdekur". Arsyeja e ndalimit është se fushat magnetike, si të thuash, kompensohen. Me fjalë të tjera, kjo ndodh kur forca rezultante bëhet e barabartë me zero. Prandaj, pajisja e motorit DC përfshin jo një, por disa korniza. Në një njësi të vërtetë industriale (e cila është e instaluar në pajisje), mund të ketë shumë, shumë qarqe të tilla elementare. Pra, kur forcat janë të balancuara në një kornizë, korniza tjetër e nxjerr atë nga "marrëzia".
Veçoritë e pajisjes së motorëve me fuqi të ndryshme
Edhe një person që është larg botës së inxhinierisë elektrike do të kuptojë menjëherë se pa një burim të një fushe magnetike konstante, thjesht nuk bëhet fjalë për ndonjë motor elektrik DC. Një shumëllojshmëri pajisjesh përdoren si burime të tilla.
Për motorët DC me fuqi të ulët (12 volt ose më pak), një magnet i përhershëm është zgjidhja ideale. Por ky opsion nuk është i përshtatshëm për njësi me fuqi dhe madhësi të madhe: magnetët do të jenë shumë të shtrenjtë dhe të rëndë. Prandaj, për motorët DC prej 220 V ose më shumë, është më e përshtatshme të përdorni një induktor (dredha-dredha në terren). Në mënyrë që induktori të bëhet burim i një fushe magnetike, ai duhet të jetë i fuqizuar.
Dizajni i motorit elektrik
Në përgjithësi, dizajni i çdo motori DC përfshin elementët e mëposhtëm:kolektor, stator dhe armaturë.
Armatura shërben si element mbajtës për mbështjelljen e motorit. Përbëhet nga fletë të holla çeliku për qëllime elektrike me brazda rreth perimetrit për vendosjen e telit. Materiali i prodhimit në këtë rast është shumë i rëndësishëm. Siç është përmendur tashmë, përdoret çeliku elektrik. Kjo klasë e materialit karakterizohet nga një madhësi e madhe e grurit të rritur artificialisht dhe butësia (si rezultat i përmbajtjes së ulët të karbonit). Përveç kësaj, e gjithë struktura përbëhet nga fletë të holla, të izoluara. E gjithë kjo nuk lejon të ndodhin rryma parazitare dhe parandalon mbinxehjen e armaturës.
Statori është një pjesë fikse. Ai kryen rolin e magnetit të diskutuar më parë. Për të demonstruar funksionimin e një motori model në laborator, për qartësi dhe një kuptim më të mirë të parimeve, përdoret një stator me dy pole. Motorët industrialë të vërtetë përdorin pajisje me një numër të madh çiftesh shtyllash.
Një kolektor është një ndërprerës (lidhës) që furnizon rrymë në qarqet mbështjellëse të një motori DC. Prania e tij është rreptësisht e nevojshme. Pa të, motori do të funksionojë me vrull, jo pa probleme.
Llojet e motorëve
Nuk ka asnjë motor universal që do të përdorej absolutisht në të gjitha degët e teknologjisë dhe ekonomisë kombëtare dhe të plotësonte të gjitha kërkesat në fushën e sigurisë dhe besueshmërisë gjatë funksionimit.
Duhet të jeni shumë të kujdesshëm kur zgjidhni një motor DC. Riparimi është jashtëzakonisht i vështirë dhe i shtrenjtënjë procedurë që mund të kryhet vetëm nga personel i kualifikuar. Dhe nëse dizajni dhe aftësitë e motorit nuk i plotësojnë kërkesat, atëherë do të shpenzohen fonde të konsiderueshme për riparime.
Ekzistojnë katër lloje kryesore të motorëve DC: motorë DC me furçë, inverter, unipolar dhe universal me furçë. Secila prej këtyre llojeve ka cilësitë e veta pozitive dhe negative. Duhet të jepet një përshkrim i shkurtër i secilit prej tyre.
Motoret me furçë DC
Ka një numër të madh mënyrash të mundshme për të zbatuar motorët e këtij lloji: një kolektor dhe një numër çift qarqesh, disa kolektorë dhe disa qarqe dredha-dredha, tre kolektorë dhe i njëjti numër rrotullimesh dredha-dredha, katër kolektorë dhe dy rrotullime dredha-dredha, katër kolektorë dhe katër qarqe në spirancë, dhe në fund - tetë kolektorë me një spirancë pa kornizë.
Ky lloj motori karakterizohet nga thjeshtësia krahasuese e ekzekutimit dhe prodhimit. Është për këtë arsye që ai është bërë i njohur si një motor universal, aplikimi i të cilit është shumë i gjerë: nga makina lodrash të kontrolluara me radio deri te veglat CNC shumë komplekse dhe të teknologjisë së lartë të prodhuara në Gjermani ose Japoni.
Rreth motorëve inverter
Në përgjithësi, ky lloj motori është shumë i ngjashëm me kolektorin dhe ka të njëjtat avantazhe dhe disavantazhe. Dallimi i vetëm është në mekanizmin e nisjes: është më shumëperfekte, e cila ju lejon të ndryshoni lehtësisht shpejtësinë dhe të rregulloni shpejtësinë e rotorit. Kështu, performanca e këtij lloji motori DC është superiore ndaj motorëve kolektorë në një numër parametrash.
Por nëse ka një fitim në diçka, atëherë në disa gjëra do të ketë një humbje. Ky është një ligj i pamohueshëm i universit. Pra, në këtë rast: epërsia sigurohet nga një teknikë mjaft komplekse dhe kapriçioze, e cila shpesh dështon. Sipas specialistëve me përvojë, riparimi i motorëve DC të tipit inverter është mjaft i vështirë për t'u kryer. Ndonjëherë edhe elektricistët me përvojë nuk mund të diagnostikojnë një mosfunksionim në sistem.
Veçoritë e motorëve unipolar DC
Parimi i funksionimit mbetet i njëjtë dhe bazohet në bashkëveprimin e fushave magnetike të përcjellësit me rrymën dhe magnetin. Por përcjellësi aktual nuk është një tel, por një disk që rrotullohet në një bosht. Rryma furnizohet si më poshtë: një kontakt mbyllet në boshtin metalik, dhe tjetri, përmes të ashtuquajturës furçë, lidh skajin e rrethit metalik. Një motor i tillë, siç mund të shihet, ka një dizajn mjaft kompleks dhe për këtë arsye shpesh dështon. Aplikacioni kryesor është kërkimi shkencor në fushën e fizikës së elektricitetit dhe lëvizjes elektrike.
Veçoritë e motorëve me komutator universal
Në parim, ky lloj motori nuk ka asgjë të re. Por ka një veçori shumë të rëndësishme - aftësinë për të punuar singa rrjeti DC dhe nga rrjeti AC. Ndonjëherë kjo veti e tij mund të kursejë para të konsiderueshme për riparimin dhe modernizimin e pajisjeve.
Frekuenca e rrymës alternative është e rregulluar rreptësisht dhe është 50 Hertz. Me fjalë të tjera, drejtimi i lëvizjes së grimcave të ngarkuara negativisht ndryshon 50 herë në sekondë. Disa gabimisht besojnë se rotori i një motori elektrik duhet gjithashtu të ndryshojë drejtimin e rrotullimit (në drejtim të akrepave të orës - në drejtim të kundërt) 50 herë në sekondë. Nëse kjo do të ishte e vërtetë, atëherë çdo aplikim i dobishëm i motorëve elektrikë AC do të ishte jashtë diskutimit. Çfarë ndodh në realitet: rryma e mbështjelljes së armaturës dhe statorit sinkronizohet duke përdorur kondensatorët më të thjeshtë. Dhe për këtë arsye, kur drejtimi i rrymës në kornizën e armaturës ndryshon, drejtimi i saj në stator gjithashtu ndryshon. Kështu, rotori rrotullohet vazhdimisht në një drejtim.
Fatkeqësisht, efikasiteti i këtij lloji të motorëve DC është shumë më i ulët se ai i motorëve inverter dhe unipolar. Prandaj, përdorimi i tij është i kufizuar në zona mjaft të ngushta - ku është e nevojshme të sigurohet besueshmëria maksimale me çdo kusht, pa marrë parasysh kostot e funksionimit (për shembull, inxhinierinë ushtarake).
Klauzola përfundimtare
Teknologjia nuk qëndron ende, dhe sot shumë shkolla shkencore në mbarë botën konkurrojnë me njëra-tjetrën dhe përpiqen të krijojnë një motor të lirë dhe ekonomik me efikasitet dhe performancë të lartë. Fuqia e motorëve elektrikë DC po rritet nga viti në vit, ndërsa e tyrekonsumi i energjisë.
Shkencëtarët parashikojnë se e ardhmja do të përcaktohet nga pajisjet elektrike dhe epoka e naftës do të përfundojë shumë shpejt.
