Электроника:Эксперименты/Электрические цепи переменного тока/Асинхронный двигатель побольше

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: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Асинхронный двигатель побольше[1]

Оборудование и материалы

  • Источник питания на 120 В переменного тока
  • Конденсатор, 3,3 мкФ, 120 В переменного тока или 350 В постоянного тока, неполяризованный
  • Магнитопровод калибра 33 AWG, вес 2 фунта (≈ 900 грамм)
  • Деревянная планка, примерно от 6 до 12 кв. дюймов (≈ 77 кв. см)
  • Сетевой шнур переменного тока с вилкой
  • Пластиковая 3-литровая баклажка из-под газировки, 5,1 дюйма (≈ 13 см) в диаметре
  • Корпус от шариковой ручки
  • Небольшие деревянные блоки

Ссылки по теме

Цели эксперимента

  • Создать однофазный асинхронный двигатель переменного тока с постоянным разделением ёмкости большого выставочного размера.
  • Проиллюстрировать простоту асинхронного двигателя переменного тока.

Принципиальная схема

Рис. 1. Схематическая диаграмма: асинхронный двигатель переменного тока с постоянным разделением ёмкости большого выставочного размера.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: асинхронный двигатель переменного тока с постоянным разделением ёмкости большого выставочного размера.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: асинхронный двигатель переменного тока с постоянным разделением ёмкости большого выставочного размера.
Рис. 2. Иллюстрация: асинхронный двигатель переменного тока с постоянным разделением ёмкости большого выставочного размера.

Ход эксперимента

Это увеличенная версия «асинхронного двигателя с постоянным разделением ёмкости» из прошлого эксперимента. Есть две разные катушки статора. Обмотка L2 шириной 1,0 дюйма и 3200 витков показана на рисунке 1.б выше, она намотана на секцию пластиковой 3-литровой пластиковой бутылки из-под газировки диаметром 5,1 дюйма. L1 представляет собой примерно 3800 витков эмалированного магнитопровода калибра 33 AWG, намотанного на 1,25 ширины секции бутылки из-под газировки, что шире, чем показано на рисунке 1.б. Отметьте цилиндр шириной 1,25 дюйма с полями шириной 0,25 дюйма на каждом конце.

Провод будет намотан на секцию размером 1,25 дюйма. Форма вырезается из бутылки по внешним краям поля. Надрезы в 0,25 дюйма от края до зоны намотки расположены с интервалом в 1 дюйм по окружности обоих концов, чтобы край можно было загнуть вверх под углом 90°, это позволяет удерживать проволоку на форме. Чтобы не считать все 3800 витков, намотайте магнитную проволоку толщиной ⅛ дюйма (≈ 3,2 мм) на форму шириной в один дюйм (≈ 2,54 см). В противном случае считайте обороты. Соскребите эмаль с первого дюйма на свободном конце и соскребите только небольшой участок от стержня до катушки.

НЕ отрезайте провод от катушки. Измерьте сопротивление и оцените, сколько ещё нужно намотать провода, чтобы получить сопротивление 894 Ом. Нанесите эмаль, лак для ногтей, ленту или другую изоляцию на оголённое место на проводе катушки. Продолжайте наматывать и снова проверьте сопротивление. Как только будет достигнуто приблизительное сопротивление 894 Ом, оставьте несколько дюймов магнитной проволоки для провода. Отрежьте провод от катушки. Закрепите обмотки на форме шнуровкой или другим способом.

Обмотка L1 из 3200 витков имеет сопротивление приблизительно 744 Ом и намотана на форму шириной 1,0 дюйма, как показано на рисунке 1.б выше, аналогично предыдущей обмотке L2. Снимите эмаль на 1 дюйм с концов магнитных проводов, если это ещё не сделано. Сращивайте 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 со второй катушкой. Катушки могут быть установлены в одном углу деревянного основания. В качестве альтернативы, для большей гибкости в использовании, они могут быть установлены на подвижных поддонах.

См. как принципиальную схему, так и иллюстрацию для сборки. Обратите внимание, что катушки установлены под прямым углом. L2, меньшая катушка подключена к обеим сторонам линии 120 В переменного тока. Конденсатор включён последовательно с более широкой катушкой L1. Конденсатор обеспечивает опережающий фазовый сдвиг тока по отношению к напряжению. На схеме и иллюстрации нет переключателя питания или предохранителя.

Также рекомендуется дополнительно проделать следующее.

Если это устройство предназначено для использования нетехническими специалистами в качестве неконтролируемого экспоната, все открытые оголённые контакты, такие как конденсатор, должны быть защищены от прикосновения, их нужно накрыть экранами. Переключатель и предохранитель, упомянутые выше, в этом случае тоже необходимы. Наконец, эмаль на катушках обеспечивает только один слой изоляции. В целях безопасности требуется второй слой, такой как изолирующая обёртка, коробка из плексигласа или что-то в этом роде. Замените все деревянные компоненты плексигласом для повышения пожарной безопасности на выставке, на случай если включённый прибор будет оставлен на какое-то время без присмотра.

Ротор должен быть изготовлен из ферромагнитного материала (вроде того из которого состоит стальная банка для овощей/фруктов и т. п.). Слишком длинную банку для овощей можно разрезать пополам. На иллюстрации предыдущего небольшого асинхронного двигателя показаны подшипник ротора с углублениями и детали шарнира. Ротор может быть меньше формы змеевика, как в случае разрезанной банки для овощей. Он может быть даже таким же маленьким, как ротор крышки банки, использовавшийся в предыдущем эксперименте с небольшим асинхронным двигателем. Также возможно приводить в действие ротор большего размера, чем катушки, как в случае с банкой для кексов. Найдите и отметьте центр ротора. Центр нужно растушевать. Выберите гвоздь диаметром восемь дюймов (несколько миллиметров) (рисунок 1.а) и напилите или отшлифуйте острие. Используйте это и деревянный брусок, чтобы сделать углубления на роторе, как показано на предыдущем примере с небольшим двигателем. Достаточно длинная банка уравновешивает лучше, чем плоский ротор из-за более низкого центра тяжести. Кончик шариковой ручки хорошо работает в качестве оси вращения для больших роторов. Установите стержень на подвижную деревянную опору.

Дважды проверьте проводку. Убедитесь, что любой оголённый провод изолирован. Цепь может быть запитана без ротора. Чрезмерный нагрев в L2 указывает на то, что требуется больше витков. Чрезмерный нагрев L1 требует уменьшения ёмкости C1. Отсутствие тепла указывает на разомкнутую цепь повреждённой катушки.

Поместите ротор на стержень и перемещайте его между обеими катушками под напряжением. Он должен вращаться. Чем он ближе, тем быстрее он должен вращаться. 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.

Три модели этого двигателя были построены с использованием магнитной проволоки калибра 33 AWG, поскольку под рукой была именно такая катушка. Магнитопровод калибра 32 AWG, вероятно, проще достать. Он должен работать. Хотя ток будет выше из-за меньшего сопротивления провода калибра 32 из-за большего диаметра. Если конденсатор 3,3 мкФ недоступен, используйте что-то близкое, если оно имеет адекватное номинальное напряжение. Автор использовал выброшенный рабочий конденсатор двигателя переменного тока (в форме ванночки). Не используйте пусковой конденсатор двигателя (выглядит как чёрный цилиндр). Их можно использовать только в течение нескольких секунд после запуска двигателя, и они могут взорваться, если использовать их дольше.

Попробуйте вот что: можно одновременно вращать более одного ротора. Например, в дополнение к основному ротору внутри прямого угла, образованного катушками, поместите второй меньший ротор (крышка от банки или бутылки) рядом с парой катушек вне прямого угла в вершине. Можно изменить направление вращения, поменяв местами одну из катушек. Если обмотки установлены на подвижных поддонах, поверните одну из них на 180°. Другой метод, особенно полезный для фиксированных катушек, заключается в подключении одной из катушек к ДПДХ-переключателю (двухполярный двухходовой) реверсирования полярности. Например, отсоедините L2 и подключите его к ползункам (центральным контактам) ДПДХ-переключателя. Верхние контакты идут на 120 В переменного тока. Верхние контакты также соединяются с нижними контактами по пересекающейся конфигурации в виде буквы «X».

См.также

Внешние ссылки