Уроки Arduino

R9AL | 2021 / Уроки Arduino : Приложение > Электродвигатель.

Электродвигатель постоянного тока.

Проводник, по которому течет - это самый настоящий магнит, и если поместить его в магнитное поле, то произойдет взаимодействие. В данном случае, проводник будет выталкиваться из внешнего магнитного поля. Это выталкивание можно использовать в двигателе, где электрическая энергия, затраченная на создание тока в проводнике, в итоге будет выполнять определенную механическую работу.

Провод с током может только вталкиваться из внешнего магнитного поля, но электрический двигатель должен создавать вращательное движение, как наиболее удобное для самых различных областей техники. Заменим проводник - рамкой. Если пропустить через рамку ток, то верхний провод (а) рамки будет выталкиваться влево, а нижний провод (б) - вправо, а значит рамка начнет вращение. Но если она вращается, то как подводить к ней ток? Самый простой способ подвести к ней ток - это использовать контакты, скользящие по вращающимся контактным кольцам на оси двигателя, к которым подключена рамка. Однако, такая простая идея в данном случае не работает. Когда рамка окажется в горизонтальном положении - движение прекратится.

Вот бы сделать так, чтобы ток в рамке каждые пол-оборота менял бы направление, и тогда, хоть на миллиметр проскочив по инерции среднее положение, рамка будет опять выталкиваться из внешнего магнитного поля в сторону своего вращения. Чтобы произвести такое переключение, проще всего заменить контактные кольца - контактными полукольцами, одно из которых соединить с началом рамки, второе - с её концом. К одному из этих полуколец прижат скользящий контакт от "плюса" батареи, ко второму от "минуса". Через половину оборота, скользящие контакты окажутся подключенными к другим полукольцам, и направление тока в рамке изменится и вращение продолжится.

Но у этого двигателя есть недостаток - он очень слабый. Сделать его сильнее можно увеличив магнитное поле вокруг проводников (а) и (б). Мы уже знаем как это сделать - намотать катушку, и лучше на железном сердечнике. Получим два электромагнита, расположенные на валу:

Двигатель стал достаточно мощным, но у него есть еще один серьезный недостаток - две "мёртвые точки", два таких положения ротора, из которых невозможен самозапуск, и неравномерный крутящий момент. Этот недостаток можно устранить, добавив в конструкцию еще одну обмотку:

Двигатель такой конструкции уже вполне можно использовать! Почти точно так выглядел электродвигатель ДП-2Ф, который применялся в различных отечественных электроигрушках в конце прошлого века. Это коллекторный электродвигатель постоянного тока.

А вот современные "моторочики":

Именно такие используются в мотор-редукторах вот такого типа:

В Tinkercad Circuits тоже есть такие моторы, вот пример схемы самого простого робота, который умеет только ехать вперед:

Задание

Нарисуйте принципиальную схему этого робота, используя условные графические обозначения. Задание можно выполнить используя тетрадь и ручку, но можно и с использованием компьютера.