Условиях.
Для этого потребуются следующие материалы и инструменты:
- медицинский шприц (в данной самоделке используется шприц объемом 20 мл);
- изолированная медная проволока диаметром 0,45мм и длиной около 5м;
- медная проволока диаметром 2,5 миллиметра;
- неодимовые плоские магниты 2 штуки;
- доска для изготовления деревянного основания;
- термоклеевой пистолет;
- тюбик супер клея;
- батарейка типа крона с напряжением 9 вольт.
Начнем с изготовления основы нашего двигателя - электромагнитного цилиндра. Сделаем его корпус из медицинского шприца объемом 20 мл. Такой шприц можно приобрести не только в аптеке, но и в сервисных центрах или магазинах, которые занимаются продажей и обслуживанием оргтехники. Работники таких центров с помощью шприцов производят заправку картриджей струйных принтеров и как правило в основном используются шприцы нужного объема, а именно 20 мл. Берем шприц и первым делом извлекаем поршень, он не понадобится. С помощью ножовки отрезаем часть шприца (меткой служит деление 15 мл).
Лишнее убираем в сторону, а с этой заготовкой продолжим работать.
Далее понадобится тонкая медная изолированная проволока. В данной самоделке использовалась проволока длиной 5 метров с сечением 0,45мм.
Её необходимо плотно намотать в одном направлении в несколько слоев на получившийся из шприца цилиндр.
Концы проволоки скручиваем друг с другом таким образом. Обмотку фиксируем суперклеем.
Затем понадобится толстая медная проволока из которой изготовим коленчатый вал и шатун.
Сперва удалим изоляцию.
Далее с помощью пассатижей придаем проволоке форму коленчатого вала.
Из оставшейся части проволоки используя плоскогубцы изготовим следующую деталь - шатун. Для его изготовления необходимо изогнуть проволоку с обеих концов как показано ниже.
Затем соединяем обе детали (шатун и коленчатый вал) вместе. Для фиксации шатуна на коленвале используются два кусочка изоляции от медной проволоки из которой изготавливались эти детали. Сперва необходимо надеть один кусочек изоляции, затем шатун и после этого еще один кусочек изоляции.
Дальше понадобятся два неодимовых магнита такого диаметра чтобы они легко могли перемещаться внутри цилиндра.
А так же понадобится деталь похожей формы (ее можно сделать например из дерева), которую горячим клеем крепим на магниты.
После чего получившуюся деталь закрепляем следующим образом:
Затем понадобится деревянное основание и две деревянные опорные стойки. Эти детали конструкции можно изготовить из любого материала, главное условие: он не должен проводить электрический ток. Но я считаю, что данную конструкцию проще всего изготовить именно из куска древесины (в данном случае доски), так как дерево очень доступный материал и довольно прост в обработке.
На основании намечаем будущее расположение цилиндра и опорных стоек. Затем термоклеем фиксируем цилиндр на деревянной заготовке основания.
Далее вставляем коленчатый вал в опорные стойки. Затем горячим клеем фиксируем стойки на основании согласно разметке.
После чего используя небольшие кусочки изоляции ограничиваем перемещение вала в опорных стойках.
На одну из сторон коленвала устанавливаем моховик. Он обеспечит более плавную работу двигателя.
Затем понадобятся два контакта из медной проволоки, которые необходимо закрепить на основании с помощью самореза с широкой шайбой.
После чего подключаем обмотку цилиндра к контактам. Перед подключением концы обмотки обязательно нужно очистить от изоляции (лака).
В свое время, когда жил еще царь Хаммурами, он утверждал, что время, проведенное на рыбалке, в учет общего времени жизни не входит. Об этом утверждают и многие граждане, которые любят проводить часть своего свободного времени на рыбалке.
Как правило, большая часть рыболовов владеют лодкой. Многие лодки, особенно современные, укомплектованы бензиновыми двигателями. Да и лодка без мотора, особенно если приходится рыбачить на водных просторах большого озера становится обузой, которая требует огромных затрат, сил и энергии для передвижения. И здесь обязательно нужен мотор: бензиновый или электрический – без разницы.
И все же, особое внимание следует уделить электрическому мотору, потому что:
- электрические не требуют для своей работы ни масла, ни бензина, а значит, нет выхлопных газов, что не наносит вреда природе;
- электромоторы меньше по размерам, имеют меньший вес и не занимают много места. Особенно это актуально, если рыбачить приходится далеко, и каждый килограмм лишнего веса всегда ощущается;
- они намного выгоднее бензиновых собратьев в экономическом плане;
- современные конструкции собраны на современных деталях, разработанных по современным технологиям, поэтому при минимальном весе обладают максимальной мощностью.
Но эти утверждения имеют место в том случае, если владелец лодки уже имеет электромотор и ощутил подобные преимущества в полной мере. А что же делать, если его нет? Значит, его нужно сделать самому.
Многие предприимчивые владельцы лодок используют дрель или шуруповерт, которые работают на аккумуляторах, поскольку принцип работы промышленного образца электромотора основан на таком же принципе. Основная схема компоновки подобного агрегата практически одинакова для всех моделей и выглядит следующим образом:
- аккумулятор является источником питания;
- электромотор выполняет роль лодочного двигателя;
- гребной винт с редуктором является рабочим инструментом, обеспечивающим передвижение лодки по воде;
- блок управления – состоит из ручки поворота направления движения и изменения скорости вращения электромотора.
Практически все элементы можно обнаружить в электродрели или шуруповерте. При этом следует учитывать тот факт, что промышленные устройства имеют герметичное исполнение, что позволяет основным узлам находиться в воде.
Если использовать электродрель, то желательно, чтобы она располагалась подальше от воды. Это единственная проблема, довольно серьезная, которая требует технического решения. Малейшее попадание воды на блок управления способно вывести его из строя, что приведет к остановке лодки.
Достоинства подобной модели
Если брать электродрель, то следует всегда помнить, что основную его ценность составляют двигатель и блок регулирования оборотов (кнопка). Выбор дрели или шуруповерта, сопряжено с некоторыми достоинствами, по сравнению с покупкой промышленного лодочного мотора:
- по цене, это приобретение обойдется намного дешевле, чем покупка заводского образца;
- согласно законодательства, необходимо придерживаться требований, связанных с мощностью двигателей, используемых на различных водоемах;
- электродрель работает от аккумулятора или других источников электропитания с подходящими параметрами;
- электродрель легко поддается ремонту, благодаря наличию на рынке достаточного количества запасных частей.
Выбирая дрель, следует брать во внимание тот фактор, что она, в основном, предусмотрена для работы в циклическом режиме. Если дрель будет установлена на лодке, то нужно рассчитывать больше на непрерывный цикл работы. Это означает, что нужен запас мощности, иначе дрель будет перегреваться.
В таких случаях, следует останавливать свой выбор на мощности от 150 W и больше. Запас мощности позволит работать с гребным винтом диаметром 130-150 мм. Кроме этого, нужно учитывать, что общий вес лодки будет соответствовать 300 кг, не больше. Можно считать, что это предельный вес.
Следует сразу же обратить внимание на тот факт, что дрели и шуруповерты выпускаются на различное рабочее напряжение, такое как 12 V, 14,5 V, 16 V, 18 V и 24 вольта. На такое же напряжение выпускаются и аккумуляторы. И все же, емкости стандартных аккумуляторов, которые обслуживают работу электродрели или шуруповерта в классических условиях работы, не хватает, чтобы обеспечить необходимое движение лодки на воде. В связи с этим, лучше обратить внимание на автомобильный аккумулятор, который обладает гораздо большей емкостью. А поскольку автомобильный аккумулятор выдает под нагрузкой 12 V то и дрель следует выбирать с рабочим напряжением 12 V.
Естественно, что можно сделать батарею аккумуляторов из набора выпускаемых аккумуляторов для электроинструмента на любое напряжение, но это может обойтись гораздо дороже.
Необходимые инструменты и материалы
Для подобного приспособления понадобятся следующие детали:
- электродрель для мотора;
- струбцины для крепления мотора (дрели). Подойдут как готовые заводские, так и кустарного изготовления;
- редуктор от болгарки подходит, если мотор будет установлен на транце лодки;
- трубки круглые диаметром 20 мм и трубки, профилированные 20х20 мм. Из них будет сделана штанга и крепление для мотора (дрели);
- круглый прут из металла, из которого будет сделан вал мотора, а также листовой металл для гребного винта.
Для работы могут понадобиться следующие инструменты:
- ножницы по металлу;
- сварочный аппарат, хотя можно обойтись и без него;
- электродрель и набор сверл;
- болгарка с отрезными и шлифовальными кругами;
- если в конструкции предусмотрено дерево, то гвозди или саморезы (а также дерево).
Наличие подъемного механизма кардинально упрощает работу и обслуживание всей системы, тем более, что встречаются случаи, когда необходимо срочно поднять гребной винт. Как правило, подобный механизм управляет положением электродвигателя во всех плоскостях (вертикальной и горизонтальной).
Как вариант, можно предложить следующую конструкцию подобного механизма: на транце лодки крепится мотор с помощью струбцин, которые жестко фиксируются к пластине. Струбцины снабжены кольцами, сквозь которые продета трубка, а к приваренной по центру трубки оси продевается вал мотора. Получается очень простое шарнирное соединение, которое может обеспечить нормальное управление мотором.
Насколько известно, дрель предназначена для сверления отверстий и имеет высокие конечные обороты, что не приемлемо для обеспечения работы гребного винта, который работает на оборотах, более медленных. Поэтому, чтобы уменьшить обороты, передаваемые на винт, требуется установка редуктора. Иногда их нужно 2 штуки, в зависимости от конструкционных решений. Верхний редуктор должен понижать обороты дрели с 1500 до 200-300 оборотов, что обеспечит нормальный ход лодки.
Нижний редуктор служит для горизонтальной установки гребного винта. При использовании редуктора от болгарки, его просто зажимают в патроне дрели.
Изготовление пропеллера гребного винта начинают с разметки его на отрезке стального листа. Как уже было сказано выше, его диаметр должен быть не более 130-150 мм. Можно взять квадрат металла, размерами 200х200 мм и толщиной 2,5-3,0 мм. Лучше если это будет нержавейка, хотя она намного сложнее в обработке. В крайнем случае, можно использовать крыльчатку от воздушного вытяжного вентилятора или системы охлаждения автомобиля. При этом, следует учитывать, что профиль крыльчатки предназначен для работы с воздушной массой. В связи с этим, придется заняться ее изготовлением самостоятельно.
По центру квадрата сверлится отверстие под посадочный винт. По диагоналям делаются прорези так, чтобы по центру остался лист целым до 25-30 мм. После этого приступают к формированию формы лопастей. Как правило, они имеют округлый внешний вид. При этом нужно следить, чтобы лопасти имели одинаковый размер, иначе будут вибрации. После этого лопасти слегка разворачивают на определенный угол. При этом, нужно учитывать направление вращения лопасти.
Поскольку изготовление происходит в домашних условиях и, чтобы, как говорят, не обломаться на воде, следует провести испытания. Для этого подойдет любая емкость с водой, в которую поместится гребной винт. Естественно, что чем больше емкость, тем лучше. В крайнем случае, если имеется возможность, то рекомендуется выехать на природу, к речке или пруду и опробовать его в действии, не устанавливая на лодку.
При работе двигателя должна наблюдаться и ощущаться направленная струя воды. Кроме этого, не должно ощущаться серьезных вибраций. В случае, если гребной винт работает не в полную мощность, можно его доработать, увеличив угол наклона лопастей.
Система управления мотором дорабатывается в зависимости от пожеланий владельца лодки. Главное, чтобы управлять было удобно. Кнопку регулирования оборотов двигателя лучше вынести на удобное место.
В расчеты следует включить следующие составляющие:
- массу лодки в полном снаряжении;
- потребляющую мощность электродвигателя;
- силу тока и рабочее напряжение.
В процессе сборки следует взять электроизмерительный прибор и убедиться в соответствии мощности двигателя и мощности нагрузки. Мощность двигателя должна перекрывать мощность нагрузки. Желательно, чтобы мощность двигателя перекрывала мощность нагрузки, как минимум на 20 %.
При соответствии мощности двигателя мощности потребляемой электродрелью: если потребляемая мощность, вычисленная по формуле Р=12V x Iпот, соответствует заявленной мощности двигателя (электродрели), то можно сказать, что все сделано правильно и электродрель можно использовать в качестве мотора для лодки. При этом, не следует забывать о 20 % запаса мощности. Он понадобится обязательно, на случай нештатных ситуаций.
В процессе налаживания, лучше провести эксперимент с крыльчаткой, чтобы подобрать правильную конфигурацию лопастей. Как правило, их форма существенно влияет на экономику работы двигателя.
Использование двигателя стеклоомывателя
Часть владельцев, которые решили самостоятельно изготовить электромотор для лодки, применяют различные двигатели на 12V, которые используются на борту автомобиля.
Подобные двигатели прекрасно подходят для подобных функций, хотя бы потому, что они рассчитаны для работы от автомобильного аккумулятора. Несмотря на это, они требуют некоторой доработки.
Владельцы лодок постоянно экспериментируют и находят удивительные решения. Заставляет их это делать слишком большая стоимость промышленных образцов. В результате, родилась идея установки на лодку мотора от газонокосилки. Это двигатели, мощностью около 6 л.с., которые рассчитаны на длительную работу под нагрузкой в различных условиях. Подобный двигатель можно приспособить к лодке, если использовать различные запасные части, предназначенные для ремонта еще советских лодочных моторов.
Мотор от бензопилы «Урал -2»
Некоторые умельцы запросто приспособили моторы от советских бензопил, в качестве моторов для лодок. В свое время выпущено огромное количество бензопил, о качестве которых нужно говорить отдельно. Несмотря на это, установленные на лодки, некоторые моторы служат по сей день. Главное, правильно все рассчитать.
Применение электродвигателя
Это очень интересный вопрос. Об использовании обычных электродвигателей переменного тока разговоры ведутся давно. Подобные двигатели не имеют щеточного механизма, поэтому очень просты в работе и в эксплуатации.
Но здесь присутствуют некоторые факторы, с которыми приходится считаться. Первый фактор – это наличие переменного напряжения на 220 V. Как вариант, имеется возможность установки инвертора, который сможет преобразовать постоянное напряжение 12 V в переменное напряжение 220 V.
Вторая составляющая – это безопасность, ведь напряжение 220 V очень опасно для человека, тем более на воде. Это требует применения специальных мер. Но если кругом вода, то трудно даже представить себе, в чем именно должны заключаться эти меры.
Существует практически готовый вариант – это применение мотора от триммера или от мотокосы. Здесь практически все готово, остается лишь определиться с длиной устройства и установить гребной винт. Здесь не нужен верхний редуктор и не нужно дорабатывать систему управления и систему питания двигателя.
Основная задача состоит в том, чтобы подобное устройство надлежащим образом закрепить на лодке. Особенно оно актуально при наличии надувной лодки.
Заключение
Изготовление подобных конструкций доступно только тем владельцам лодок, которые находятся в постоянном творческом поиске. С другой стороны, большая часть лодок находятся у рыболовов, которые постоянно экспериментируют. Поэтому, осуществить свои задумки им не составит большого труда.
Естественно, что самостоятельным изготовлением различных конструкций занимаются творческие люди или люди, которым не позволяет семейный бюджет приобрести и лодку, и мотор к нему. Поэтому, часть рыболовов до сих пор ходят на веслах и не жалеют об этом. Они довольны лишь тем, что у них имеется лодка, так как существует еще одна категория рыболовов, у которых подобной лодки нет. Они с удовольствием ловят рыбу с берега и завидуют тем рыбакам, у которых имеется лодка, хотя и без мотора.
Сделать электромотор из того, что под руками вовсе не сложно.
Идею такого мотора я подсмотрел на сайте www.crafters.ucoz.ru Как видно на фото вверху для мотора нам понадобится скотч, пара булавок, магнит, батарейка и кусок медной проволоки.
Вместо обычной батарейки лучше взять аккумулятор потому как заряда батарейки для такого электромотора хватит не надолго. Возьмите медную проволоку и намотайте 30-50 витков вокруг батарейки.
Концы проволоки закрепите на противоположных краях получившегося ротора, они будут являться осью. Их можно завязать узлом.
Оба конца проволоки очистите от лаковой изоляции наждачной бумагой или ножом.
Теперь возьмите батарейку, скотч и булавки, прикрепите булавки скотчем в контактам батарейки, в ушки булавок вставьте приготовленный медный ротор.
ВНИМАНИЕ! В этот момент контур нашего ротора замыкает контакты батарейки и держать эту конструкцию в "спокойном" положении долго не рекомендуется! Электролит батарейки может сильно нагреваться, поэтому не делайте ротор меньше 30 витков, чем больше тем лучше (больше сопротивление). Теперь под ротор на батарейку положите магнит, он сам "прилипнет" к батарейке. Ротор начнет быстро вращаться.
Ротор не должен касаться магнита и даже лучше будет если магнит будет на расстоянии 5-10 мм от ротора. Попробуйте магнит в разных положениях, повращайте его, попробуйте отнести его подальше от медного ротора, добейтесь максимальной скорости вращения.
Это простейший пример электромотора, его схему мы не раз проходили в школе на уроках физики, но почему-то нам ни разу не показывали этой простой и интересной конструкции:) Смотрим видео как работает этот самодельный моторчик.
[видео утеряно сервисом rutube]
Для понимания процесса изготовления асинхронного электродвигателя своими руками следует знать его устройство и принцип работы. При следовании пошаговой инструкции самостоятельно изготовить конструкцию с минимальными затратами на материалы, так как при сборке используются подручные средства.
Подготовка материалов
До начала сборки необходимо удостовериться в наличии необходимых материалов:
- изолента;
- термо- и суперклей;
- батарейка;
- несколько болтиков;
- велосипедная спица;
- проволочка из медного материала;
- пластинка из металла;
- гайка и шайба;
- фанера.
Необходимо подготовить несколько инструментов, в том числе плоскогубцы, пинцет, ножик, ножницы.
Изготовление
Сначала проводится равномерная намотка проволочки. Её аккуратно накручивают на катушку. Чтобы облегчить процесс, можно воспользоваться основой, взяв, к примеру, аккумуляторную батарейку. Плотность намотки не должна быть большой, но и лёгкая тоже не нужна.
Полученную катушку необходимо снять с основы. Делают это осторожно, чтобы намотка не была повреждена. Это необходимо для изготовления регулятора оборотов для двигателя своими руками. Следует на следующем этапе провести удаление изоляции на концах провода.
На следующем этапе изготавливают частотник для электродвигателя своими руками. Делается конструкция просто. В 5 пластинах электродрелью просверливается отверстие, потом следует их надеть на велосипедную спицу, которая берётся в качестве оси. Пластины прижимаются, при этом их фиксация проводится с помощью изоленты, излишек обрезается с помощью ножа канцелярского.
Когда через катушку проходит электрический ток, частотником создаётся возле себя магнитное поле, исчезающее после отключения электротока. Воспользовавшись этим свойством, следует проводить притягивание и отпускание деталей из металла, при этом проводят включение и отключение электротока.
Изготовление токового прерывательного приспособления
Взяв пластинку небольших размеров, проводят её крепление на оси, для надёжности прижав конструкцию с помощью плоскогубцев. Далее проводят изготовление обмотки якоря электродвигателя своими руками. Для этого необходимо взять нелакированную медную проволоку.
Проводят подключение одного её конца к пластинке из металла, установив на её поверхности ось. Электроток будет проходить через всю конструкцию, состоящую из пластины, металлического прерывателя и оси. При контакте с прерывателем происходит замыкание и размыкание цепи, что даёт возможность подключения электромагнита и его последующего отключения.
Изготовляем рамку
Рамка необходима, так как электродвигатель это приспособление руками позволяет не держать. Изготавливается конструкция рамки из фанеры.
Изготовление индуктора
В фанерной конструкции проделывают 2 отверстия, впоследствии здесь электродвигательная катушка закрепляется с помощью болтов. Подобные опоры выполняют следующие функции:
- якорная опора;
- осуществление функции электрического провода.
После соединения пластин следует конструкцию прижать болтами. Чтобы якорь был закреплён в вертикальном положении, делается рама из металлической скобы. В её конструкции сверлят 3 отверстия: одно из них равно по размеру оси, а два – диаметра шурупов.
Процесс изготовления щёчек
На гайку необходимо положить бумагу, сверху следует пробить отверстие болтом. После надевания бумаги на болт в верхней части его ставится шайба. Всего следует проделать четыре такие детали. Накручивание гаек проводят на верхнюю щёчку, снизу следует подложить шайбочку и зафиксировать конструкцию с помощью термоклея. Конструкция каркаса готова.
Далее необходима перемотка проволоки для электродвигателей своими руками. Конец проволоки наматывают на каркас, скручивая при этом концы проволоки, чтобы катушка была красива и презентабельна. Далее следует раскрутить гайки удалить болт. Начало и конец проволоки очищают от лака, а затем устанавливают конструкцию на болт.
Сделав подобным образом вторую катушку, необходимо соединить конструкцию и проверить, как работает электродвигатель. Шляпку болта подключают к плюсу. Следует провести плавный пуск электродвигателя, собранного своими руками.
Внимательно стоит отнестись к контактам. До пуска следует проверить их тщательность подключения. Конструкцию необходимо приклеить на суперклей. При увеличении тока происходит возрастание электродвигательной мощности.
Если катушки соединены параллельно, то происходит уменьшение суммарного сопротивления и возрастания электрического тока. Если соединяется конструкция последовательно. то суммарное сопротивление увеличивается, а электрический ток сильно уменьшается.
Проходя через конструкцию катушки, наблюдается увеличение электрического тока, что приводит к увеличению размеров магнитного поля. При этом электрический магнит сильно притягивает к себе электродвигательный якорь.
Если конструкция собрана правильно, то работа электродвигателя происходит быстро и эффективно. Чтобы собрать модель электродвигателя, не нужны какие-то специальные навыки и знания.
Можно на просторах интернета найти пошаговую инструкцию с фото на каждом из этапов. Воспользовавшись этим, любой человек быстро может собрать электродвигатель из подручных материалов.
Фото электродвигателей своими руками
Рассмотрим отдельные аспекты конструирования. Не станем обещать изготовление вечного двигателя, по типу творения, приписываемого Тесле, но рассказ предвидится интересным. Не станем тревожить читателей скрепками и батарейками, предлагаем поговорить, как приспособить уже готовый мотор под собственные цели. Известно, что конструкций масса, все используются, но современная литература базовые основы оставляет за кормой. Авторы проштудировали учебник прошлого века, изучая, как сделать электродвигатель собственноручно. Теперь предлагаем окунуться в знания, составляющие базис специалиста.
Почему в быту часто применяются коллекторные двигатели
Если брать фазу на 220В, принцип работы электродвигателя на коллекторе позволяет изготовить устройства в 2-3 раза менее массивные, нежели при использовании асинхронной конструкции. Это важно при изготовлении приборов: ручные блендеры, миксеры, мясорубки. Помимо прочего, асинхронный двигатель сложно разогнать выше 3000 оборотов в минуту, для коллекторных указанное ограничение отсутствует. Что делает устройства единственно пригодными для реализации конструкций центрифужных соковыжималок, не говоря уже о пылесосах, где скорость часто не ниже.
Отпадает вопрос, как сделать регулятор оборотов электродвигателя. Задача давно решена путём отсечки части цикла синусоиды питающего напряжения. Это возможно, ведь коллекторному двигателю нет разницы, питаться переменным или постоянным током. В первом случае падают характеристики, но с явлением мирятся по причине очевидных выгод. Работает электродвигатель коллекторного типа и в стиральной машине, и в посудомоечной. Хотя скорости сильно отличаются.
Легко сделать и реверс. Для этого меняется полярность напряжения на одной обмотке (если затронуть обе, направление вращения останется прежним). Иная задача – как сделать двигатель с подобным количеством составных частей. Сделать самостоятельно коллектор вряд ли удастся, но намотать заново и подобрать статор вполне реально. Заметим, что от числа секций ротора зависит скорость вращения (аналогично амплитуде питающего напряжения). А на статоре лишь пара полюсов.
Наконец, при использовании указанной конструкции удаётся создать устройство универсальное. Работает двигатель без труда и от переменного, и от постоянного тока. Просто на обмотке делают отвод, при включении от выпрямленного напряжения задействуют полностью витки, а при синусоидальном исключительно часть. Это позволяет сохранить номинальные параметры. Сделать примитивный электродвигатель коллекторного типа не выглядит простой задачей, зато удастся целиком приспособить параметры под собственные нужды.
Особенности работы коллекторных двигателей
В коллекторном двигателе не слишком полюсов на статоре. Если говорить точнее, всего два - северный и южный. Магнитное поле в противовес асинхронным двигателям здесь не вращается. Вместо этого меняется положение полюсов на роторе. Подобное положение дел обеспечивается тем, что щётки постепенно движутся по секциям медного барабана. Особой намоткой катушек обеспечивается должное распределение. Полюса словно скользят по кругу ротора, толкая его в нужном направлении.
Для обеспечения режима реверса достаточно поменять полярность питания любой обмотки. Ротор в этом случае называется якорем, а статор – возбудителем. Включать эти цепи допустимо параллельно друг другу либо последовательно. И тогда начнут значительно изменяться характеристики прибора. Это описывается механическими характеристиками, взгляните на прилагающийся рисунок, чтобы представить утверждаемое. Здесь условно показаны графики для двух случаев:
- При параллельном питании возбудителя (статора) и якоря (ротора) коллекторного двигателя постоянным током его механическая характеристика почти горизонтальна. Это значит, что при изменении нагрузки на вал сохраняется номинальная частота вращения вала. Это применяется на обрабатывающих станках, где изменение оборотов не лучшим образом сказывается на качестве. В результате деталь вращается при касании её резцом резво, как при старте. Если препятствующий момент слишком возрастает, происходит срыв движения. Двигатель останавливается. Резюме: если хотите двигатель от пылесоса применить для создания металлообрабатывающего (токарного) станка, предлагается обмотки соединить параллельно, ведь в бытовой технике доминирует иной тип включения. Причём ситуация объяснима. При параллельном питании обмоток переменным током образуется слишком большое индуктивное сопротивление. Указанную методику следует применять с осторожностью.
- При последовательном питании ротора и статора у коллекторного двигателя появляется прелестное свойство – большой крутящий момент на старте. Такое качество активно используется для страгивания трамваев, троллейбусов и, вероятно, электропоездов. Главное, что при увеличении нагрузки обороты не срываются. Если запустить в таком режиме коллекторный двигатель на холостом ходу, скорость вращения вала будет расти безмерно. Если мощность мала – десятки Вт – беспокоиться не стоит: сила трения подшипников и щёток, возрастание токов индукции и явление перемагничивания сердечника вкупе затормозят рост на конкретном значении. В случае промышленных агрегатов либо упомянутого пылесоса, когда его двигатель извлекли из корпуса, повышение скорости идёт лавинообразно. Центробежная сила оказывается столь велика, что нагрузки способны разорвать якорь. Поосторожнее при запуске коллекторных двигателей с последовательным возбуждением.
Коллекторные двигатели с параллельным включением обмоток статора и ротора отлично поддаются регулировке. За счёт внедрения реостата в цепь возбудителя удаётся значительно поднять обороты. А если такой присоединить в ветвь якоря, вращения, напротив, замедлится. Это массово используется в технике для достижения нужных характеристик.
Конструкция коллекторного двигателя и связь её с потерями
При конструировании коллекторных двигателей принимаются во внимание сведения, касающиеся потерь. Выделяются трёх видов:
Обычно при питании коллекторного двигателя переменным током используется последовательное включение обмоток. В противном случае выходит слишком большое индуктивное сопротивление.
К сказанному добавим, что при питании коллекторного двигателя переменным током вступает в роль индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при одинаковом действующем напряжении частота оборотов понизится. Полюса статора и корпус уберегаются от магнитных потерь. В необходимости этого легко убедиться на простом опыте: питайте маломощный коллекторный двигатель от батарейки. Его корпус останется холодным. Но если теперь подать переменный ток с прежним действующим значением (по показаниям тестера), картина изменится. Теперь корпус коллекторного двигателя начнёт греться.
Потому даже кожух стараются собрать из листов электротехнической стали, клепая либо склеивая при помощи БФ-2 и аналогов. Наконец, дополним сказанное утверждением: листы набираются по поперечному срезу. Часто статор собирается по эскизу, показанному на рисунке. В этом случае катушка наматывается отдельно по шаблону, потом изолируется и надевается обратно, упрощая сборку. Что касается методик, проще нарезать сталь на плазменном станке, и не думать о цене мероприятия.
Проще найти (на свалке, в гараже) уже готовую форму для сборки. Потом уже намотать под неё катушки из медной проволоки с лаковой изоляцией. Заведомо диаметр подбирается больше. Вначале готовую катушку натягивают на первый выступ сердечника, потом на второй. Прижимают проволоку так, что по торцам остаётся небольшой воздушный зазор. Считается, подобное не критично. Чтобы держалось, у двух крайних пластин острые углы срезаются, оставшаяся серёдка отгибается наружу, отжимая торцы катушки. Это поможет собрать двигатель по заводским меркам.
Часто (особенно в блендерах) находится разомкнутый сердечник статора. Это не искажает форму магнитного поля. Раз полюс единственный, особой мощности ожидать не приходится. Форма сердечника напоминает букву П, между ножками литеры в магнитном поле вертится ротор. Под устройство сделаны кругообразные прорези в нужных местах. Подобный статор нетрудно собрать самостоятельно из старого трансформатора. Это проще, нежели сделать электродвигатель с нуля.
Сердечник в месте намотки изолируется стальной гильзой, по бокам – диэлектрическим фланцами, вырезанными из любого подходящего пластика.
