Bahkan sulit membayangkan seperti apa dunia modern tanpa motor listrik DC (dan juga AC). Setiap mekanisme modern dilengkapi dengan motor listrik. Itu dapat memiliki tujuan yang berbeda, tetapi kehadirannya, sebagai suatu peraturan, sangat penting. Diharapkan dalam waktu dekat peran motor DC hanya akan meningkat. Sudah hari ini, tanpa perangkat ini, tidak mungkin untuk membuat peralatan berkualitas tinggi, andal, dan senyap dengan kecepatan yang dapat disesuaikan. Tapi inilah kunci pembangunan negara, dan ekonomi dunia secara keseluruhan.
Dari sejarah motor DC
Selama percobaan pada tahun 1821, ilmuwan terkenal Faraday secara tidak sengaja menemukan bahwa magnet dan konduktor pembawa arus entah bagaimanamempengaruhi satu sama lain. Secara khusus, magnet permanen dapat menyebabkan rotasi rangkaian konduktor pembawa arus sederhana. Hasil percobaan ini digunakan untuk penelitian selanjutnya.
Sudah pada tahun 1833, Thomas Davenport menciptakan model kereta api dengan motor listrik kecil yang mampu mengemudikannya.
Pada tahun 1838, sebuah kapal penumpang untuk 12 kursi dibangun di Kekaisaran Rusia. Ketika perahu bertenaga motor listrik ini melawan arus di sepanjang Neva, itu menyebabkan ledakan emosi yang nyata di komunitas ilmiah dan tidak hanya.
Cara kerja motor DC
Jika Anda melihat pekerjaan secara dangkal, seperti yang mereka lakukan di sekolah dalam pelajaran fisika, tampaknya sama sekali tidak ada yang rumit di dalamnya. Tapi ini hanya pada pandangan pertama. Bahkan, ilmu penggerak listrik adalah salah satu yang paling sulit dalam siklus disiplin teknik. Selama pengoperasian motor listrik, sejumlah fenomena fisik yang kompleks terjadi, yang masih belum sepenuhnya dipahami dan dijelaskan oleh berbagai hipotesis dan asumsi.
Dalam versi yang disederhanakan, prinsip pengoperasian motor DC dapat dijelaskan sebagai berikut. Sebuah konduktor ditempatkan dalam medan magnet dan arus melewatinya. Selain itu, jika kita mempertimbangkan penampang konduktor, maka lingkaran konsentris gaya tak terlihat muncul di sekitarnya - ini adalah medan magnet yang dibentuk oleh arus dalam konduktor. Seperti yang telah disebutkan, medan magnet ini tidak terlihat oleh mata manusia. Tetapi ada trik sederhana yang memungkinkan Anda untuk mengamatinya secara visual. Cara termudah adalah membuat lubang di kayu lapis atau selembar kertas tebal untuk melewati kawat. Dalam hal ini, permukaan di dekat lubang harus ditutup dengan lapisan tipis bubuk logam magnetik yang tersebar halus (serbuk gergaji halus juga dapat digunakan). Saat rangkaian ditutup, partikel serbuk berbaris membentuk medan magnet.
Sebenarnya, prinsip pengoperasian motor DC didasarkan pada fenomena ini. Sebuah konduktor pembawa arus ditempatkan di antara kutub utara dan selatan magnet berbentuk U. Sebagai hasil dari interaksi medan magnet, kawat bergerak. Arah gerakan tergantung pada bagaimana kutub diposisikan, dan dapat ditentukan dengan tepat oleh apa yang disebut aturan gimlet.
Kekuatan Ampere
Gaya yang mendorong konduktor pembawa arus keluar dari medan magnet permanen disebut gaya Ampre - diambil dari nama seorang peneliti fenomena listrik yang terkenal. Satuan arus juga dinamai menurut namanya.
Untuk menemukan nilai numerik dari gaya ini, Anda perlu mengalikan arus dalam konduktor yang dipertimbangkan dengan panjangnya dan dengan besarnya (vektor) medan magnet.
Rumusnya akan terlihat seperti ini:
F=IBL.
Model mesin paling sederhana
Secara kasar, untuk membuat mesin yang paling primitif, Anda perlu menempatkan kerangka bahan konduktif (kawat) dalam medan magnet dan menyalakannya dengan arus. Bingkai akan berputar ke sudut tertentu dan berhenti. Posisi ini dalam bahasa gaul spesialis diarea penggerak listrik disebut "mati". Alasan berhentinya adalah karena medan magnet, bisa dikatakan, dikompensasi. Dengan kata lain, ini terjadi ketika gaya yang dihasilkan menjadi sama dengan nol. Oleh karena itu, perangkat motor DC tidak hanya mencakup satu, tetapi beberapa bingkai. Di unit industri nyata (yang dipasang pada peralatan), mungkin ada sangat, sangat banyak sirkuit dasar seperti itu. Jadi, ketika kekuatan seimbang pada satu bingkai, bingkai lainnya mengeluarkannya dari "kebodohan".
Fitur perangkat mesin dengan daya berbeda
Bahkan orang yang jauh dari dunia teknik elektro akan segera menyadari bahwa tanpa sumber medan magnet konstan, tidak ada pertanyaan tentang motor listrik DC. Berbagai perangkat digunakan sebagai sumber tersebut.
Untuk motor DC berdaya rendah (12 volt atau kurang), magnet permanen adalah solusi ideal. Tetapi opsi ini tidak cocok untuk unit dengan daya dan ukuran besar: magnetnya akan terlalu mahal dan berat. Oleh karena itu, untuk motor DC 220 V atau lebih, lebih baik menggunakan induktor (gulungan medan). Agar induktor menjadi sumber medan magnet, induktor harus diberi daya.
Desain motor listrik
Secara umum, desain setiap motor DC mencakup elemen-elemen berikut:kolektor, stator dan armature.
Armature berfungsi sebagai elemen bantalan untuk belitan motor. Ini terdiri dari lembaran baja tipis untuk keperluan listrik dengan alur di sekeliling untuk meletakkan kawat. Bahan pembuatan dalam hal ini sangat penting. Seperti yang telah disebutkan, baja listrik digunakan. Tingkat bahan ini dicirikan oleh ukuran butir besar dan kelembutan yang dibuat secara artifisial (sebagai akibat dari kandungan karbon yang rendah). Selain itu, seluruh struktur terdiri dari lembaran tipis berinsulasi. Semua ini tidak memungkinkan terjadinya arus parasit dan mencegah panas berlebih pada angker.
Stator adalah bagian tetap. Ini melakukan peran magnet yang dibahas sebelumnya. Untuk mendemonstrasikan pengoperasian model motor di laboratorium, untuk kejelasan dan pemahaman prinsip yang lebih baik, digunakan stator dengan dua kutub. Motor industri nyata menggunakan perangkat dengan sejumlah besar pasangan kutub.
Kolektor adalah sakelar (konektor) yang mensuplai arus ke rangkaian belitan motor DC. Kehadirannya sangat diperlukan. Tanpa itu, mesin akan berjalan tersendat-sendat, tidak lancar.
Varietas mesin
Tidak ada satu mesin universal yang benar-benar akan digunakan di semua cabang teknologi dan ekonomi nasional dan memenuhi semua persyaratan di bidang keselamatan dan keandalan selama operasi.
Anda harus sangat berhati-hati saat memilih motor DC. Perbaikan sangat sulit dan mahalprosedur yang hanya dapat dilakukan oleh personel yang memenuhi syarat. Dan jika desain dan kemampuan mesin tidak memenuhi persyaratan, maka dana yang signifikan akan dihabiskan untuk perbaikan.
Ada empat jenis utama motor DC: motor DC brushed, inverter, unipolar, dan universal brushed. Masing-masing jenis ini memiliki kualitas positif dan negatifnya sendiri. Sebuah deskripsi singkat dari masing-masing harus diberikan.
motor DC disikat
Ada banyak kemungkinan cara untuk mengimplementasikan motor jenis ini: satu kolektor dan jumlah rangkaian genap, beberapa kolektor dan beberapa rangkaian belitan, tiga kolektor dan jumlah belitan yang sama, empat kolektor dan dua belitan berliku, empat kolektor dan empat sirkuit pada jangkar, dan akhirnya - delapan kolektor dengan jangkar tanpa bingkai.
Jenis mesin ini dicirikan oleh kesederhanaan komparatif dalam pelaksanaan dan produksi. Karena alasan inilah motor ini dikenal sebagai motor universal, penerapannya sangat luas: dari mobil mainan yang dikendalikan radio hingga peralatan mesin CNC yang sangat kompleks dan berteknologi tinggi buatan Jerman atau Jepang.
Tentang motor inverter
Secara umum, jenis mesin ini sangat mirip dengan kolektor dan memiliki kelebihan dan kekurangan yang sama. Satu-satunya perbedaan adalah dalam mekanisme peluncuran: lebihsempurna, yang memungkinkan Anda untuk dengan mudah membalikkan kecepatan dan menyesuaikan kecepatan rotor. Dengan demikian, kinerja motor DC jenis ini lebih unggul daripada motor kolektor dalam beberapa parameter.
Tetapi jika ada keuntungan dalam sesuatu, maka dalam beberapa hal akan ada kerugian. Ini adalah hukum alam semesta yang tidak dapat disangkal. Jadi dalam hal ini: keunggulan disediakan oleh teknik yang agak rumit dan berubah-ubah, yang sering gagal. Menurut para ahli yang berpengalaman, perbaikan motor DC tipe inverter cukup sulit dilakukan. Terkadang bahkan teknisi listrik berpengalaman tidak dapat mendiagnosis kerusakan pada sistem.
Fitur motor DC unipolar
Prinsip operasi tetap sama dan didasarkan pada interaksi medan magnet konduktor dengan arus dan magnet. Tetapi penghantar arus bukanlah kawat, melainkan piringan yang berputar pada suatu sumbu. Arus disuplai sebagai berikut: satu kontak menutup pada sumbu logam, dan yang lain, melalui apa yang disebut sikat, menghubungkan tepi lingkaran logam. Mesin seperti itu, seperti dapat dilihat, memiliki desain yang agak rumit dan karena itu sering gagal. Aplikasi utama adalah penelitian ilmiah di bidang fisika kelistrikan dan penggerak listrik.
Fitur motor komutator universal
Pada prinsipnya, jenis mesin ini tidak membawa sesuatu yang baru. Tetapi memiliki fitur yang sangat penting - kemampuan untuk bekerja sebagaidari jaringan DC, dan dari jaringan AC. Terkadang properti ini dapat menghemat banyak uang untuk perbaikan dan modernisasi peralatan.
Frekuensi arus bolak-balik diatur secara ketat dan 50 Hertz. Dengan kata lain, arah pergerakan partikel bermuatan negatif berubah 50 kali per detik. Beberapa orang secara keliru percaya bahwa rotor motor listrik juga harus mengubah arah putaran (searah jarum jam - berlawanan arah jarum jam) 50 kali per detik. Jika ini benar, maka aplikasi motor listrik AC yang berguna tidak akan diragukan lagi. Apa yang terjadi dalam kenyataan: arus belitan dinamo dan stator disinkronkan menggunakan kapasitor paling sederhana. Dan oleh karena itu, ketika arah arus pada rangka angker berubah, arahnya pada stator juga berubah. Dengan demikian, rotor terus berputar dalam satu arah.
Sayangnya, efisiensi motor DC jenis ini jauh lebih rendah daripada motor inverter dan unipolar. Oleh karena itu, penggunaannya terbatas pada area yang agak sempit - di mana perlu untuk mendapatkan keandalan maksimum dengan biaya berapa pun, tanpa memperhitungkan biaya operasi (misalnya, teknik militer).
klausa akhir
Teknologi tidak tinggal diam, dan saat ini banyak sekolah ilmiah di seluruh dunia saling bersaing dan berusaha menciptakan mesin yang murah dan ekonomis dengan efisiensi dan kinerja tinggi. Kekuatan motor listrik DC semakin meningkat dari tahun ke tahun, sedangkankonsumsi daya.
Para ilmuwan memperkirakan bahwa masa depan akan ditentukan oleh peralatan listrik, dan usia minyak akan segera berakhir.
