Двигатели постоянного тока

Опубликовано admin Мар 22, 2013 в Роботетхника

Начнем с электродвигателя постоянного тока (ДПТ), который наиболее распространен в робототехнике и, что очень важно, широко применяется в бытовой технике и в игрушках. С принципом действия ДПТ вы познакомились на уроках трудового обучения в VII и на уроках физики в VIII классах. Примером электродвигателя постоянного тока может служить микродвигатель, входящий в состав различных конструкторов для юных любителей техники, который можно использовать при изготовлении электропривода учебного робота.

Работа любого электродвигателя, в частности работающего от постоянного тока, основана на магнитном и на механическом действиях электрического тока. Их можно продемонстрировать с помощью следующих опытов.

В первом опыте используется самодельная катушка, полученная в результате намотки тонкого изолированного провода на стальной гвоздь, батарея от карманного фонаря, электрический выключатель — кнопка, мелкие гвозди или стальные опилки. При кратковременном замыкании электрической цепи гвоздь намагничивается, о чем судят по притяжению мелких гвоздей или опилок.

При размыкании цепи приобретенные магнитные свойства практически полностью исчезают.

Во втором опыте, показывающем механическое действие электрического, используются те же детали, только вместо гвоздей или опилок в качестве индикатора (показателя) намагничивания используется магнитная стрелка из набора электроконструктора или компаса. При замыкании цепи стрелка приходит в движение, угол ее поворота зависит от взаимного положения электромагнита и стрелки. В данном случае электрический ток является причиной возникновения механического движения. В электродвигателях взаимодействие проводников с током и магнитного поля постоянного магнита или электромагнита приводит к возникновению вращательного движения вала.

Основными частями двигателя постоянного тока являются неподвижный постоянный магнит (или электромагнит) и подвижный стальной цилиндр с обмоткой, называемый якорем. Стальной сердечник якоря, состоящий из отдельных пластин, используется для усиления магнитного поля (как гвоздь в рассмотренных ранее опытах). Концы проводников якоря припаиваются к изолированным друг от друга медным пластинкам, образующим контактные пластины переключателя, называемого коллектором. Коллектор укрепляется на общей оси с якорем. Напряжение к обмотке якоря подается через угольные стержни, называемые щетками, и пластины коллектора. Щетки и коллектор обеспечивают постоянный контакт источника тока с обмоткой якоря в процессе его вращения.

В робототехнике и в бытовых приборах также широко используются электродвигатели, предназначенные для работы только в цепях переменного тока. Их особенностью является отсутствие скользящих контактов, образованных щетками и коллектором, что значительно повышает их надежность и снижает стоимость.