Электроника:Эксперименты/Электрические цепи переменного тока/Асинхронный двигатель

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 648.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Асинхронный двигатель[1]

Оборудование и материалы

  • Источник питания на 120 В переменного тока
  • Конденсатор, 3,3 мкФ (или 2,2 мкФ), 120 В переменного тока или 350 В постоянного тока, неполяризованный
  • Лампа накаливания от 15 до 25 Вт или резисторы 820 Ом 25 Вт
  • Магнитопровод калибра 32 AWG
  • Деревянная доска, около 5 квадратных дюймов
  • Сетевой шнур переменного тока с вилкой
  • Картонная трубка 1,75 дюйма в диаметре (от рулона туалетной бумаги)
  • Ламповый патрон
  • Источник питания на 220 В переменного тока
  • Конденсатор, 1,5 мкФ, 240 В переменного тока или 680 В постоянного тока, неполяризованный
  • Лампа накаливания от 25 до 40 Вт или резисторы 820 Ом 25 Вт
  • Магнитопровод калибра 32 AWG
  • Деревянная доска, около 5 квадратных дюймов
  • Сетевой шнур переменного тока с вилкой
  • Картонная трубка диаметром 4,5 на 5 сантиметров
  • Ламповый патрон

Ссылки по теме

Цели эксперимента

  • Собрать асинхронный двигатель с разделённой фазой переменного тока с постоянным разделением ёмкости.
  • Проиллюстрировать простоту асинхронного двигателя переменного тока.

Принципиальная схема

Рис. 1. Схематическая диаграмма: однофазный асинхронный двигатель.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: однофазный асинхронный двигатель.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: однофазный асинхронный двигатель.
Рис. 2. Иллюстрация: однофазный асинхронный двигатель.

Ход эксперимента

Существует два списка деталей на выбор в зависимости от наличия 120 В переменного тока (как в энергосети США) или 220 В переменного тока (как в Европе и странах СНГ). Выберите тот, который соответствует вашему местоположению. Этот набор инструкций предназначен для версии на 120 В переменного тока.

Это упрощённая версия «асинхронного однофазного двигателя с постоянным разделением ёмкости». Если попроще, то мы имеем в виду, что для катушек достаточно и всего несколько сотен витков провода вместо нескольких тысяч. Это легче накрутить. Тем не менее, более крупная модель с несколькими тысячами оборотов впечатляет. Есть две катушки статора, как показано на рисунке 2 выше. Приблизительно 440 витков провода калибра 32 AWG – покрытая эмалью магнитная проволока – намотаны на отрезок трубки от туалетной бумаги длиной чуть более дюйма и диаметром 1,75 дюйма. Чтобы не считать каждый виток, намотайте четыре слоя магнитной проволоки на трубку шириной один дюйм, как на рисунке 2.б выше. Оставьте несколько дюймов магнитной проволоки для выводов. Закрепите конец провода рядом с концом трубки так, чтобы витки покрывали и закрепляли ленту. Не обрезайте до окончательной ширины картонную трубку, пока намотка не будет завершена. Сквозное отверстие в трубке закройте одним слоем. Заклейте или приклейте первый слой, чтобы он не разматывался, прежде чем переходить ко второму слою. Хотя можно намотать дополнительные слои непосредственно поверх существующих слоев, рассмотрите возможность использования ленты или бумаги между слоями, как показано на схеме на рисунке 1.б. После того, как четыре слоя намотаны, приклейте обмотки на это место.

Если плотная намотка четырёх слоев магнитной проволоки слишком сложна, намотайте 440 витков магнитной проволоки на конец картонной трубки. Однако катушка с закрытой обмоткой легче крепится к плинтусу. Держите обмотки в пределах одного дюйма длины.

Отрежьте бритвенным ножом готовую обмотку от конца картонной трубки, чтобы форма немного выступала за пределы обмотки. С помощью наждачной бумаги снимите эмаль с дюймовых концов пары токопроводящих проводов. Скрутите оголённые концы с изолированным соединительным проводом большего сечения. Спаяйте стык. Изолируйте изолентой или термоусадочной трубкой. Закрепите соединение на корпусе катушки. Затем всё то же самое проделайте для второй идентичной катушки.

См. как принципиальную схему, так и иллюстрацию для сборки. Обратите внимание, что катушки установлены под прямым углом. Они могут быть приклеены к изоляционному плинтусу, например, деревянному. Лампа мощностью 25 Вт включена последовательно с одной катушкой. Это ограничивает ток, протекающий через катушку. Лампа заменяет силовой резистор 820 Ом. Конденсатор включён последовательно с другой катушкой. Он также ограничивает ток через катушку. Кроме того, он обеспечивает опережающий фазовый сдвиг тока по отношению к напряжению. На схеме и иллюстрации нет переключателя для питания или предохранителя. Добавьте их, если хотите.

Ротор должен быть изготовлен из ферромагнитного материала (вроде тех, из которых состоят стальная крышка от консервной банки или пробка от бутылки). На рисунке 3 ниже показано, как сделать ротор. Выберите круглый ротор либо меньше формы катушки, либо слегка больше. Используйте свои познания в геометрии, чтобы найти и отметить центр. Центр нужно растушевать. Выберите гвоздь диаметром в восемь дюймов (несколько миллиметров) (рисунок 1.а) и напилите или отшлифуйте острие (рисунок 1.б). Поместите ротор на кусок мягкой древесины (рисунок 1.в) и вбейте закругленный конец в центр (рисунок 1.г). Потренируйтесь на подобном куске металлолома. Будьте осторожны, чтобы не проткнуть ротор. Вогнутый ротор (рисунок 1.д) или крышка (рисунок 1.е) сбалансированы лучше, чем плоский ротор (рисунок 1.ж). Точка поворота (рисунок 1.д) может быть прямым штифтом, продетым через подвижную деревянную опору или через основную доску. Также подойдет кончик шариковой ручки. Если ротор не балансирует на оси, удалите металл с тяжелой стороны.

Рис. 3. Пошаговый процесс изготовления ротора.
Рис. 3. Пошаговый процесс изготовления ротора.

Дважды проверьте проводку. Убедитесь, что любой оголённый провод изолирован. Цепь может быть запитана без ротора. Лампа должна загореться. Обе катушки нагреваются в течение нескольких минут. Чрезмерный нагрев означает, что лампу с меньшей мощностью (т.е. с более высоким сопротивлением) и конденсатор с меньшей ёмкостью следует заменить последовательно с соответствующими катушками.

Поместите ротор на стержень и перемещайте его между обеими катушками. Он должен вращаться. Чем он ближе, тем больше должна быть скорость вращения. Обе катушки должны быть тёплыми, что указывает на питание. Попробуйте роторы разных размеров и стилей. Попробуйте небольшой ротор на противоположной стороне катушек по сравнению с иллюстрацией.

Из-за отсутствия магнитного провода калибра 32 AWG попробуйте 440 витков провода немного большего диаметра (т.е. меньшего калибра AWG). Это потребует более 4 слоёв для требуемых витков. Ночной светильник может быть дешевле, чем показанный на рисунке полноразмерный патрон. Хотя лампы ночного света имеют слишком низкую мощность, 3 или 7 Вт, 15-ваттные лампы подходят к розетке.

См.также

Внешние ссылки