Электродвигатель (часть третья)
Если допустить, что неподвижная часть двигателя (статор) изготовлена в виде восьмиполюсного венецеобразного электромагнита, расположенные попеременно полюса которого обозначены по их полярности буквами N и S. Между ними вращается якорь (или, как еще его называют – ротор) в виде звездообразного колеса, восемь спиц которого представляют собой постоянные магниты. Их неизменные полюса обозначим буквами n и s. Теперь допустим, что через электромагнит проходит переменный ток. Тогда концы сердечников электромагнита будут менять свою полярность. Теперь представим, что в какой то определенный момент напротив каждого полюса электромагнита статора расположен одноименный полюс ротора. Толкнем колесо и сообщив ему такую скорость, при которой каждая спица n пройдет расстояние между двумя соседними сердечниками N и S в промежуток времени, равный тому, в течение которого эти сердечники сохраняют свою полярность неизменной, то есть в период времени, равный половине периода переменного тока, питающего электромагниты. При таких условиях во все время движения спицы от сердечника N до сердечника S все сердечники перемагнитятся, отчего при дальнейшем своем движении спица опять будет испытывать отталкивание со стороны сердечника, оставшегося позади, и притяжение со стороны сердечника, к которому она приближается.
Основывающий свою работу на этом принципе синхронный двигатель состоял из кольцеобразного многополюсного магнита, полярность которого менялась под воздействием переменного тока, и из звездообразного постоянного электромагнита, насаженного на вал и вращающегося описанным выше образом. Для возбуждения этого постоянного электромагнита требовался постоянный ток, который преобразовывался при помощи коммутатора из переменного. У коммутатора было и другое назначение: он использовался для пуска двигателя, поскольку для поддержания вращения ротора синхронного двигателя ему требовалось придать некоторую начальную скорость. При включении через цепь сначала пускался постоянный ток и двигатель начинал работать как двигатель постоянного тока, приходя в движение. До момента набора требуемой скорости, коммутатор менял направление в движущихся электромагнитах. При достижении скорости, соответствующей синхронному ходу, у подвижного магнита полюса перестают меняться, и двигатель начинает работать как синхронный двигатель переменного тока.
У этой системы есть большой недостаток, кроме того, что синхронному двигателю необходим для запуска дополнительный разгонный двигатель, - при перегрузке синхронность хода нарушается, магниты тормозят вращение вала, и происходит остановка двигателя. По этой причине синхронные двигатели не получили широкого распространения. Но появление асинхронного (или индукционного) двигателя стало настоящим прорывом в электротехнике.
Действие асинхронного двигателя можно понять из демонстрации, проведенной в 1824 году известным французским физиком Арго.
Допустим, подковообразный магнит NS приводится в быстрое вращение вокруг вертикальной оси. Над полюсами магнита установлена стеклянная пластина, поддерживающая острие, на которое насажен медный кружок. При вращении магнита возникшие индукционные токи, наводимые в кружке, и образованное этими индукционными токами магнитное поле, будут взаимодействовать с нижним магнитом, и кружок начнет вращаться в ту же сторону, что и нижний магнит.
Именно это свойство положено в основу работы асинхронного двигателя. С одним изменением – вместо вращающегося постоянного магнита в нем применяются несколько неподвижных электромагнитов, которые включаются, выключаются и меняют свою полярность в определенной последовательности.
Предположим, что I, II, III и IV — это полюса двух электромагнитов, между которыми находится металлическая стрелка. Под действием магнитного поля стрелка намагничивается и становится вдоль линий магнитного поля электромагнитов, выходящих из северного полюса и входящих в южный. Все четыре полюса расположены по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга. Вначале ток подается ко II и III полюсам. Стрелка остается неподвижной по средней оси магнитных силовых линий. Затем ток подается ко второму электромагниту. В этом случае одноименные полюса будут находиться рядом. Значит средняя направляющая силовых линий магнитов пройдет от середины расстояния между I и II к середине между III и IV, а стрелка повернется на 45 градусов. Если отключить первый электромагнит и оставить активными только полюс II и IV то силовые линии будут направлены от III к IV. Значит стрелка повернется еще на 45 градусов. Если опять включить первый электромагнит, поменяв при этом направление движение тока, таким образом, что полярность первого магнита изменится — стрелка повернется еще на 45 градусов. Теперь при отключении второго электромагнита стрелка переместится еще на 45 градусов, мы получим полуоборот. Теперь легко понять, что необходимо предпринять, чтобы стрелка совершила вторую половину круга.
Категория: История,
Добавлено: Александр Баринов 30.01.2007 в 12:51 PM |
|
|
