Como funcionam os motores elétricos

Como funcionam os motores elétricos

Muito tem sido escrito sobre a escolha do motor direito, estimando-se o desempenho, a instalação do motor no seu avião, e assim por diante. Este mês, eu decidi voltar ao básico e descrever como o motor realmente obras. Você precisa saber isso para fazer modelos elétricos? Provavelmente não, mas um bom entendimento do funcionamento de um motor pode ajudá-lo a diagnosticar problemas. E algumas pessoas, inclusive eu, gostaria de saber como tudo funciona. Assim, se você estiver interessado, continue a ler!
Vou começar com o básico, então se você já conhece alguns deles, sinta-se livre para seguir adiante. Eu não vou ficar ofendido.




Ímãs

A força motriz fundamental por trás todos os motores elétricos, sejam escovados ou brushless, AC ou DC, é o magnetismo. Provavelmente todos nós já brincou com ímãs em algum momento ou outro, e ter aprendido sobre eles na aula de ciências na escola primária.
Lembre-se que qualquer ímã tem um pólo norte e um pólo sul (apenas acontece assim que a Terra é um ímã, cujos pólos acontecer corresponde muito aproximadamente aos pólos geográficos, daí os nomes para os pólos do ímã). Se você pegar dois ímãs em forma de barra e alinhá-las, elas serão atraídas para um outro, no caso de um pólo norte está ao lado do outro pólo sul. Se você alinhá-los para o norte ou do sul para o norte para sul, eles se repelem. Os opostos se atraem.
Considere um conjunto de três imãs, como mostrado na figura 1. Os ímãs mão direita e esquerda são fixadas com alguma superfície, eo centro do ímã está livre para girar em torno de seu centro.


Figura 1. O ímã giratório central girará até que esteja alinhado com os dois ímãs fixos, pólo norte ao pólo sul.
Por causa da atração dos pólos opostos, o ímã centro girará até que esteja alinhado como na Figura 2.


Figura 2. Uma vez alinhado, ele vai resistir a ser transformada mais.
Porque o imã tem peso e, portanto, dinâmica, seria realmente superação ligeiramente, e depois voltar, superação de novo, e assim por diante algumas vezes antes de se estabilizar.
Agora, imaginar que poderia trabalhar um pouco de magia e trocar o norte magnético do ímã centro e pólos da mesma forma que ultrapassagem pela primeira vez, como mostra a Figura 3.


Figura 3. Se magicamente inverter os pólos do imã central um pouco antes se trata de resto, vai continuar girando.
Em vez de voltar, agora seria repelido pelos ímãs fixos e continue virando para que ele possa alinhar-se em outra direção. Eventualmente, ela poderia atingir o estado na Figura 4, que olha com desconfiança a Figura 1.


Figura 4. Eventualmente, ele irá voltar para a posição em que começou a partir da Figura 1.
Se executar este pólo de troca cada vez que o centro do ímã só termina superação da posição alinhada, seria manter a transformar para sempre.
O problema é como realizar essa proeza de movimento magnético.
Eletroímãs

Os ímãs que jogamos com são chamados de ímãs permanentes. Esses objetos têm um campo magnético fixo que está sempre lá. Os pólos são fixos em relação ao outro e em relação ao ímã física.
Outro tipo de ímã é o eletroímã. Na sua forma mais simples, consiste de uma barra de ferro, envolto em uma bobina do fio, como na Figura 5.


Figura 5. O eletroímã é apenas um pedaço de ferro ou outros metais magnéticos com uma bobina de fio enrolado em torno dele.
Por si só não faz nada. No entanto, se você passar uma corrente elétrica através do fio, um campo magnético é formado na barra de ferro, e se torna um ímã, como na Figura 6.


Figura 6. Aplicando uma corrente em direção produzirá um ímã.
Se você desligar a corrente, ele deixa de ser um imã (que é um pouco de uma simplificação, uma vez que, na realidade, acaba permanecendo um imã fraco, mas não precisamos nos preocupar com isso no momento).
Até agora, o eletroímã já parece bastante útil, pois podemos usá-lo para pegar ferro, aço, níquel ou objetos, levá-las em algum lugar, e depois deixá-los por apenas desligar a corrente (Wrecking Yard guindastes fazer isso com os automóveis inteira) .
A única coisa realmente interessante sobre um eletroímã é que a sua polaridade (localização dos pólos norte e sul) depende do sentido do fluxo atual. Se passar a corrente no sentido oposto, os pólos do eletroímã será invertida, como mostra a Figura 7.


Figura 7. Aplicando corrente no sentido oposto irá produzir um imã com polaridade oposta.

Eureka!

Se substituirmos o ímã central em nosso conjunto de três ímãs com um eletroímã, como na Figura 8, temos o início de um motor elétrico.


Figura 8. Substituindo o ímã central na Figura 1 com um eletroímã nos dá o início de um motor. Clique para ampliar.
Agora nós temos dois problemas para resolver: a alimentação a corrente do eletroímã girando sem fios ficando torcido, e mudando a direção da corrente, no momento oportuno.
Ambos os problemas são resolvidos através de dois dispositivos: um split comutador anel e um par de escovas. Figura 9 ilustra estas.


Figura 9. Ao adicionar um comutador (o semi-arcos circulares) e escovas (com as setas de largura), podemos mudar a polaridade do eletroímã, ela se transforma. Clique para ampliar.
Os dois semicírculos são o comutador e as duas setas são os pincéis. A corrente elétrica é aplicada às escovas, indicado pelo "+" e "-" sinais.
Com a atual como mostrado, o eletroímã será repelido pelos dois ímãs permanentes, e girará em sentido horário. Depois ele se transformou maneira quase meia volta, será no estado mostrado na Figura 10.


Figura 10. Os ímãs são praticamente alinhados, mas em breve, irá inverter a polaridade, enviando o eletroímã girando em seu caminho em torno de uma vez. Clique para ampliar.
Então, assim como o ímã atinge o estado alinhados, a divisão no comutador passa sob os pincéis e, em seguida a corrente através do eletroímã inverte, o que nos leva de volta à condição na Figura 9. Como resultado, o ímã continua a girar. Nós temos um motor!

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