Электромотор

Электродвигатель – это электротехническое  устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Сегодня повсеместно применяются электромоторы в промышленности для привода различных станков и механизмов. В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике, соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и т. п. Электродвигатели приводят в движение, подключенные к ней устройства и механизмы.

В этой статье Я расскажу о самых распространенных видах и принципах работы электрических двигателей переменного тока, широко используемых в гараже, в домашнем хозяйстве или мастерской.

Как работает электродвигатель

Двигатель работает на основе эффекта, обнаруженного Майклом Фарадеем еще в 1821 году. Он сделал открытие, что при взаимодействии электрического тока в проводнике и магнита может возникнуть непрерывное вращение.

Если в однородном магнитном поле расположить в вертикальном положении  рамку и пропустить по ней ток, тогда вокруг проводника возникнет электромагнитное поле, которое будет взаимодействовать с полюсами магнитов. От одного рамка будет отталкиваться, а к другому притягиваться. В результате рамка повернется в горизонтальное положения, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент.  На рисунке это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.

В современных электродвигателях вместо постоянных магнитов для создания  магнитного поля используются катушки индуктивности или электромагниты. Если разобрать любой мотор, то Вы увидите намотанные витки проволоки, покрытой изоляционным лаком. Эти витки и есть электромагнит или как их еще называют обмотка возбуждения.

Подключаем электромотор

Нашим первым шагом в электронике для начинающих будет попытка собрать простое устройство, состоящее из электромотора и электрической батареи. Цель эксперимента — заставить вращаться вал электромотора. Для этого нам необходимо подключить выводы источника питания (батареи) к выводам электромотора или говоря по другому — создать электрическую цепь, в которой потечет электрический ток. Как это сделать, показано на схеме ниже. Такие схемы называют принципиальными схемами. Рядом с элементом на принципиальных схемах ставят буквенное обозначение и номер элемента, а также его номинал. Например, батарея G1 с напряжением 6 вольт (6V).
 

Подключение электромотора к батарее
Подключение электромотора к батарее

Теперь попробуем изменить нашу схему, поменяв местами выводы батареи. Обратим внимание на то, что вал электоромотора стал вращаться в другом направлении.
 

Направление вращения электромотора зависит от подключения полюсов питания батареи
Направление вращения электромотора (показано красной стрелкой)
зависит от подключения полюсов питания батареи.
Направление электрического тока в цепи показано синими стрелками.

Электрический ток течет от положительного полюса источника питания к отрицательному, при этом направление вращения электромотора зависит от того, в каком направлении через него протекает электический ток. Это важное наблюдение пригодится нам при создании мобильных роботов, например, если моторчики вашего робота вращаются не в том направлении, в котором хотелось бы, необходимо просто поменять местами выводы, которыми моторчик подключен к схеме.

Более интересным вариантом схемы подключения питания к электромотору будет использование выключателя, который разрывает электрическую цепь и прекращает течение тока в ней. При этом способов разрыва цепи может быть два, но обычно с помощью выключателя отключают от схемы положительный полюс источника питания.

 

Схема с выключателем Схема с выключателем
Схема с выключателем №1 Схема с выключателем №2

Иногда на схемах не обозначают источник питания в явном виде (схема с выключателем №2), а указывают точки соединения с положительным полюсом источника питания и точки соединения с "землей" (отрицательным полюсом источника питания).