Электродвигатель, опыт
Это на всё ту же тему образования, но вначале для полноты картины дотяну «ниточки» до базовых законов и понятий. Точнее, покажу, что у меня они не дотянулись, хотя это мне особо не помешало.
Просто по определению величин и понятий:
http://360dya.ru/elektromotory/asinxronnye/vrashhayushhij-moment-dvigatelya-usilie-na-valu/
Момент это (по определению) сила, умноженная на плечо. Плечом в данной ситуации являются радиус r:
Т.е откуда бы что ни бралось: M=F*r.
Есть другое понятие. Мощность (P) это произведение, например, сопротивляющейся силы, на скорость с которой преодолевается это сопротивление. Проще всего это представить на примере силы трения, преодолевая которую что-то волокут с какой-то скоростью. Чем больше произведение силы трения на скорость движения тем мощнее объект, который преодолевает силы трения.
Понятие тут: Ссылка
В случае вращения логично говорить о скорости движения точки на ободе колеса. Мощность в данном случае:
n – оборотов с минуту, w – угловая частота. Подставленные значения и дали произведение действующей силы на скорость движения точки на ободе (длина обода = 2*ПИ*r) в метрах с секунду.
С другой стороны момент магнитных сил, действующих на рамку с током:
http://dovitka.net/post/knigi/elektrika/vrashchayushchii-moment-sil-na-ramku-s-tokom-v-magnitnom-pole
M = B * I * S = B * I * D * L
B – напряжённость, а S в случае двигателя это произведение диаметра якоря (D) на длину якоря (L)
При этом понятно, что в двигателе не одна рамка с током, а куча проводников, которые и создают общий момент вращающий якорь, т.е для двигателя:
M = B * I * S * X
… где X – некое неизвестное число, на которое надо умножить момент рамки, чтобы получить момент, действующий на обмотанный проводами якорь. Логично предположить, что это количество витков обмотки, но не факт.
Ещё одно понятие, введённое определением уже для электродвигателя. Линейная нагрузка якоря A = N*I/(2*ПИ*D).
Вот придумали некую величину, как-то обозвали и сказали, что она считается по такой формуле. Ладно, пусть считается.
А ещё на уровне закона скинуты два выражения для так называемой машинной постоянной:
Выше не было ничего кроме подстановок определений и переноса цифр в равенствах туда сюда. Но в результате получено соотношение N для проводников электродвигателя и X как интуитивно понятного числа рамок в поле, на которое должно это поле действовать.
По непонятным мне причинам рамок должно быть в 6 раз больше, чем вроде бы должно быть.
Ладно. Должно и должно. Наверное, есть на то какие-то объективные причины.
Интересными в этой все истории мне показались несколько моментов.
1] Комбинация B, A которую я могу получить из учебника заточена не только под ситуацию с электромагнитом. Авторы этой таблицы исходили из того, что мне нужен двигатель минимального размера, что довольно естественно при серийном производстве и необходимости совмещать этот двигатель с какими-то другими агрегатами. Но произвело впечатление то, что из множества чуть ни бесконечного числа возможных вариантов мне предлагается только один. При этом неявно навязываются те ограничения, которых в общем случае нет. Реальные потребности ограничений не ставят, у меня реально сколько угодно вариантов, а вот инструмент-аппарат резко сужает их число. Это так ненавязчиво сюда прополз серийно-штамповочный уклад производства.
2] Мне потребовалось понять, что там внутри этого двигателя. Это к разговору о том. что можно брать и использовать как «чёрный ящик», а что нельзя. Вообще-то, мне надо подключить автомобильный генератор с велосипедному колесу. Но тут сразу возник вопрос: электромагнит в этом генераторе или нет? Надо его питать от аккумулятора или и так должен работать? В Интернете нашла разные мнения на этот счёт. Попросту говоря, зная точно как оно там всё внутри устроено я могу прикинуть по реакциями «не чёрного ящика» что там внутри, и, соответственно, что с ним и как делать.
3] Наиболее естественно крутить этот двигатель велосипедом. Точнее, это как раз неестественно. Для того чтобы электроны по проводам гонять вовсе не нужны те силы, которые нужны для перемещения веса человека, который едет на велосипеде. Но поскольку от «ручного», точнее «ножного» труда остался только велосипед, то он и навязывается автоматически в качестве движущей силы. Это ещё одна рамка окружающей реальности, которая сформировалась и историей процессов и текущими массовыми потребностями. При этом схема велосипеда – далеко не единственное, что придумала классическая механика.
Вот, например, привод ножной швейной машины:
http://pedagogic.ru/books/item/f00/s00/z0000048/st010.shtml
… давным давно массово заменённый на электроприводы.
Вот эта конструкция:
Насколько я поняла, достаточно того чтобы диаметр маленького колеса был равен расстоянию между верхним и нижним положением педали. Не закреплённый рычаг имеет достаточно свободы для перемещения по кругу маленького колеса (вращающего большое). При этом затрачивается сила ступни, чего вполне достаточно и для швейной машинки и для вращения электродвигателя. Но такой способ подзабыт, потому, что велосипед остался, а ножные приводы швейных машин давно перестали быть нужными. И здесь окружающая действительность предлагает не самое эффективное, а исторически сложившееся самое массовое.
Добавлю сюда то, что уже так или иначе сказано. Появились не только новые технологические возможности, позволяющие «на коленке» делать то, что раньше могла делать только промышленность и только большими партиями. Появились и новые средства передачи информации.
В этом электродвигателе нет ничего уж так уж вылезающего за базовую школьную программу. Почему его не изучают в школе? Потому, что не сложно, но довольно муторно и много. Все эти петлевые и барабанные обмотки это ещё и новые понятия, которые надо будет выучить. Их просто много.
А новые возможности передачи информации это вот это:
http://akostina76.ucoz.ru/blog/2016-02-03-2572
Я не зря тут сравниваю серенькую двухмерную картинку с трехмерным объектом, который я могу крутить как угодно. Это же уже другая интенсивность информационного потока. Как широкополосный Интернет в сравнении с модемом. И тут тоже новые возможности, почти наверняка позволяющие делать то, что раньше было слишком сложно.
|