დღეს შეუძლებელია წარმოიდგინო ადამიანური ცივილიზაცია და მაღალტექნოლოგიური საზოგადოება ელექტროენერგიის გარეშე. ერთ-ერთი მთავარი მოწყობილობა, რომელიც უზრუნველყოფს ელექტრო მოწყობილობების მუშაობას, არის ძრავა. ამ მანქანამ იპოვა ყველაზე ფართო გავრცელება: მრეწველობისგან (გულშემატკივრები, დამსხვრევები, კომპრესორები) საყოფაცხოვრებო მოხმარებამდე (სარეცხი მანქანები, საბურღი და ა.შ.). მაგრამ რა არის ელექტროძრავის მუშაობის პრინციპი?
დანიშნულება
ელექტროძრავის მუშაობის პრინციპი და მისი ძირითადი მიზნებია ტექნოლოგიური პროცესების შესრულებისთვის საჭირო მექანიკური ენერგიის გადაცემა სამუშაო ორგანოებზე. ძრავა თავად გამოიმუშავებს მას ქსელიდან მოხმარებული ელექტროენერგიის გამო. არსებითად რომ ვთქვათ, ელექტროძრავის მუშაობის პრინციპი არის ელექტრო ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევა. მის მიერ გამომუშავებული მექანიკური ენერგიის რაოდენობას დროის ერთ ერთეულში ეწოდება სიმძლავრე.
ნახვებიძრავები
მომარაგების ქსელის მახასიათებლებიდან გამომდინარე, შეიძლება გამოიყოს ძრავის ორი ძირითადი ტიპი: პირდაპირ და ალტერნატიულ დენზე. ყველაზე გავრცელებული DC მანქანებია სერიული, დამოუკიდებელი და შერეული აგზნების მქონე ძრავები. AC ძრავების მაგალითებია სინქრონული და ასინქრონული მანქანები. აშკარა მრავალფეროვნების მიუხედავად, ნებისმიერი მიზნისთვის ელექტროძრავის მოწყობილობა და მუშაობის პრინციპი ეფუძნება გამტარის ურთიერთქმედებას დენთან და მაგნიტურ ველთან, ან მუდმივი მაგნიტის (ფერომაგნიტური ობიექტი) მაგნიტურ ველთან.
მიმდინარე ციკლი - ძრავის პროტოტიპი
მთავარი წერტილი ისეთ საკითხში, როგორიცაა ელექტროძრავის მუშაობის პრინციპი, შეიძლება ეწოდოს ბრუნვის გამოჩენა. ეს ფენომენი შეიძლება განვიხილოთ დენის მქონე ჩარჩოს მაგალითის გამოყენებით, რომელიც შედგება ორი გამტარისგან და მაგნიტისაგან. დენი მიეწოდება გამტარებს საკონტაქტო რგოლებით, რომლებიც ფიქსირდება მბრუნავი ჩარჩოს ღერძზე. მარცხენა ხელის ცნობილი წესის მიხედვით, ჩარჩოზე მოქმედებენ ძალები, რომლებიც შექმნიან ბრუნვას ღერძის გარშემო. ის ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ ამ მთლიანი ძალის მოქმედებით. ცნობილია, რომ ბრუნვის ეს მომენტი პირდაპირპროპორციულია მაგნიტური ინდუქციის (B), დენის სიძლიერის (I), ჩარჩოს ფართობის (S) და დამოკიდებულია ველის ხაზებსა და ამ უკანასკნელის ღერძს შორის კუთხეზე. თუმცა, მომენტის მოქმედებით, რომელიც იცვლება მის მიმართულებაში, ჩარჩო ირხევა. რა შეიძლება გაკეთდეს იმისათვის, რომ შეიქმნას მუდმივიმიმართულებები? აქ ორი ვარიანტია:
- შეცვალეთ ელექტრული დენის მიმართულება ჩარჩოში და გამტარების პოზიცია მაგნიტის პოლუსებთან მიმართებაში;
- შეცვალეთ თავად ველის მიმართულება, ხოლო ჩარჩო ბრუნავს იმავე მიმართულებით.
პირველი ვარიანტი გამოიყენება DC ძრავებისთვის. და მეორე არის AC ძრავის პრინციპი.
დენის მიმართულების შეცვლა მაგნიტის მიმართ
იმისთვის, რომ შეცვალოთ დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის მიმართულება ჩარჩოს გამტარში დენით, გჭირდებათ მოწყობილობა, რომელიც დაადგენს ამ მიმართულებას გამტარების მდებარეობიდან გამომდინარე. ეს დიზაინი ხორციელდება მოცურების კონტაქტების გამოყენებით, რომლებიც ემსახურება მარყუჟის დენის მიწოდებას. როდესაც ერთი რგოლი ცვლის ორს, როდესაც ჩარჩო ბრუნავს ნახევარი ბრუნით, დენის მიმართულება იცვლება და ბრუნი ინარჩუნებს მას. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ერთი რგოლი აწყობილია ორი ნახევრიდან, რომლებიც ერთმანეთისგან იზოლირებულია.
DC აპარატის დიზაინი
ზემოხსენებული მაგალითი არის DC ძრავის მუშაობის პრინციპი. რეალურ მანქანას, რა თქმა უნდა, აქვს უფრო რთული დიზაინი, სადაც ათობით ჩარჩო გამოიყენება არმატურის გრაგნილის ფორმირებისთვის. ამ გრაგნილის გამტარები მოთავსებულია სპეციალურ ღარებში ცილინდრული ფერომაგნიტური ბირთვით. გრაგნილების ბოლოები დაკავშირებულია იზოლირებულ რგოლებთან, რომლებიც ქმნიან კოლექტორს.გრაგნილი, კომუტატორი და ბირთვი არის არმატურა, რომელიც ბრუნავს საკისრებში თავად ძრავის სხეულზე. აგზნების მაგნიტური ველი იქმნება მუდმივი მაგნიტების პოლუსებით, რომლებიც განლაგებულია კორპუსში. გრაგნილი დაკავშირებულია ქსელთან და მისი ჩართვა შესაძლებელია არმატურის სქემისგან დამოუკიდებლად ან სერიულად. პირველ შემთხვევაში, ელექტროძრავას ექნება დამოუკიდებელი აგზნება, მეორეში - თანმიმდევრული. ასევე არსებობს შერეული აგზნების დიზაინი, როდესაც გამოიყენება ორი ტიპის გრაგნილი კავშირი ერთდროულად.
სინქრონული მანქანა
სინქრონული ძრავის მუშაობის პრინციპი არის მბრუნავი მაგნიტური ველის შექმნა. შემდეგ თქვენ უნდა მოათავსოთ ამ ველში დირიჟორები, რომლებიც გამარტივებულია მუდმივი დენით მიმართულებით. სინქრონული ძრავის მუშაობის პრინციპი, რომელიც ძალიან გავრცელდა ინდუსტრიაში, ეფუძნება ზემოხსენებულ მაგალითს დენით მარყუჟით. მაგნიტის მიერ შექმნილი მბრუნავი ველი იქმნება გრაგნილების სისტემის გამოყენებით, რომლებიც დაკავშირებულია ქსელთან. ჩვეულებრივ გამოიყენება სამფაზიანი გრაგნილები, თუმცა, ერთფაზიანი AC ძრავის მუშაობის პრინციპი არ განსხვავდება სამფაზისგან, გარდა შესაძლოა თავად ფაზების რაოდენობისა, რაც არ არის მნიშვნელოვანი დიზაინის მახასიათებლების გათვალისწინებით. გრაგნილები მოთავსებულია სტატორის ჭრილებში, გარშემოწერილობის გარშემო გარკვეული ცვლილებით. ეს კეთდება იმისთვის, რომ შეიქმნას მბრუნავი მაგნიტური ველი ჩამოყალიბებულ ჰაერის უფსკრულით.
სინქრონიზმი
ძალიან მნიშვნელოვანი პუნქტია ელექტროძრავის სინქრონული მუშაობაზემოაღნიშნული კონსტრუქცია. როდესაც მაგნიტური ველი ურთიერთქმედებს დენთან როტორის გრაგნილში, წარმოიქმნება თავად ძრავის ბრუნვის პროცესი, რომელიც სინქრონული იქნება სტატორზე წარმოქმნილი მაგნიტური ველის ბრუნვის მიმართ. სინქრონიზმი შენარჩუნდება მაქსიმალური ბრუნვის მიღწევამდე, რაც გამოწვეულია წინააღმდეგობით. თუ დატვირთვა გაიზრდება, მანქანა შესაძლოა სინქრონიზებული იყოს.
ინდუქციური ძრავა
ასინქრონული ელექტროძრავის მუშაობის პრინციპი არის მბრუნავი მაგნიტური ველის და დახურული ჩარჩოების (კონტურების) არსებობა როტორზე - მბრუნავ ნაწილზე. მაგნიტური ველი იქმნება ისევე, როგორც სინქრონულ ძრავაში - სტატორის ღარებში მდებარე გრაგნილების დახმარებით, რომლებიც დაკავშირებულია ალტერნატიული ძაბვის ქსელთან. როტორის გრაგნილები შედგება ათეული დახურული მარყუჟის ჩარჩოსგან და, როგორც წესი, აქვს ორი ტიპის შესრულება: ფაზა და მოკლე ჩართვის. AC ძრავის მუშაობის პრინციპი ორივე ვერსიაში იგივეა, იცვლება მხოლოდ დიზაინი. ციყვის გალიის როტორის შემთხვევაში (ასევე ცნობილია, როგორც ციყვის გალია), გრაგნილს ასხამენ გამდნარ ალუმინს ჭრილებში. ფაზის გრაგნილის წარმოებისას, თითოეული ფაზის ბოლოები ამოღებულია მოცურების საკონტაქტო რგოლების გამოყენებით, რადგან ეს საშუალებას მისცემს წრეში ჩართოს დამატებითი რეზისტორები, რომლებიც აუცილებელია ძრავის სიჩქარის გასაკონტროლებლად.
საწევი მანქანა
წევრების ძრავის მუშაობის პრინციპი მსგავსია DC ძრავის. მიწოდების ქსელიდან დენი მიეწოდება საფეხურის ტრანსფორმატორს. Უფროსამფაზიანი ალტერნატიული დენი გადაეცემა სპეციალურ წევის ქვესადგურებს. არის გამსწორებელი. ის გარდაქმნის AC-ს DC-ად. სქემის მიხედვით, იგი ხორციელდება მისი ერთ-ერთი პოლარობით საკონტაქტო სადენებთან, მეორე - პირდაპირ რელსებთან. უნდა გვახსოვდეს, რომ მრავალი წევის მექანიზმი მუშაობს დადგენილი სამრეწველოდან განსხვავებული სიხშირით (50 ჰც). ამიტომ ელექტროძრავისთვის გამოიყენება სიხშირის გადამყვანი, რომლის მოქმედების პრინციპია სიხშირეების გარდაქმნა და ამ მახასიათებლის კონტროლი.
ამაღლებულ პანტოგრაფზე ძაბვა მიეწოდება კამერებს, სადაც განთავსებულია საწყისი რეოსტატები და კონტაქტორები. კონტროლერების დახმარებით რევოსტატები უერთდებიან წევის ძრავებს, რომლებიც განლაგებულია ბოგის ღერძებზე. მათგან დენი მიედინება საბურავებით რელსებზე, შემდეგ კი ბრუნდება წევის ქვესადგურში, რითაც სრულდება ელექტრული წრე.
