ძნელი წარმოსადგენია, როგორი იქნებოდა თანამედროვე სამყარო DC ელექტროძრავის (სხვათა შორის, AC-ის) გარეშე. ნებისმიერი თანამედროვე მექანიზმი აღჭურვილია ელექტროძრავით. მას შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული დანიშნულება, მაგრამ მისი ყოფნა, როგორც წესი, კრიტიკულია. მოსალოდნელია, რომ უახლოეს მომავალში DC ძრავის როლი მხოლოდ გაიზრდება. უკვე დღეს ამ მოწყობილობის გარეშე შეუძლებელია მაღალი ხარისხის, საიმედო და ჩუმი აღჭურვილობის შექმნა რეგულირებადი სიჩქარით. მაგრამ ეს არის სახელმწიფოს და მთლიანად მსოფლიო ეკონომიკის განვითარების გასაღები.
DC ძრავის ისტორიიდან
1821 წელს ექსპერიმენტების დროს ცნობილმა მეცნიერმა ფარადეიმ შემთხვევით აღმოაჩინა, რომ მაგნიტი და დენის გამტარი რატომღაცერთმანეთზე ზემოქმედება. კერძოდ, მუდმივმა მაგნიტმა შეიძლება გამოიწვიოს მარტივი დენის გამტარი წრედის ბრუნვა. ამ ექსპერიმენტების შედეგები გამოყენებული იქნა შემდგომი კვლევისთვის.
უკვე 1833 წელს თომას დავენპორტმა შექმნა მატარებლის მოდელი პატარა ელექტროძრავით, რომელსაც შეუძლია მისი მართვა.
1838 წელს რუსეთის იმპერიაში აშენდა 12 ადგილიანი სამგზავრო ნავი. როდესაც ეს ელექტროძრავით მომუშავე ნავი ნევის გასწვრივ დინების საწინააღმდეგოდ წავიდა, მან გამოიწვია ემოციების ნამდვილი აფეთქება სამეცნიერო საზოგადოებაში და არა მხოლოდ.
როგორ მუშაობს DC ძრავა
თუ სამუშაოს ზედაპირულად შეხედავთ, როგორც ამას სკოლაში აკეთებენ ფიზიკის გაკვეთილებზე, შეიძლება მოგეჩვენოთ, რომ მასში აბსოლუტურად არაფერია რთული. მაგრამ ეს მხოლოდ ერთი შეხედვით. სინამდვილეში, ელექტროძრავის მეცნიერება ერთ-ერთი ყველაზე რთულია ტექნიკური დისციპლინების ციკლში. ელექტროძრავის ექსპლუატაციის დროს ხდება მთელი რიგი რთული ფიზიკური ფენომენი, რომლებიც ჯერ კიდევ ბოლომდე არ არის გასაგები და ახსნილია სხვადასხვა ჰიპოთეზებითა და ვარაუდებით.
გამარტივებულ ვერსიაში, DC ძრავის მუშაობის პრინციპი შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგნაირად. გამტარი მოთავსებულია მაგნიტურ ველში და მასში დენი გადის. უფრო მეტიც, თუ გავითვალისწინებთ გამტარის განივი მონაკვეთს, მაშინ მის გარშემო წარმოიქმნება უხილავი ძალის კონცენტრული წრეები - ეს არის მაგნიტური ველი, რომელიც წარმოიქმნება დირიჟორში დენით. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ეს მაგნიტური ველები უხილავია ადამიანის თვალისთვის.მაგრამ არსებობს მარტივი ხრიკი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ ვიზუალურად დააკვირდეთ მათ. უმარტივესი გზაა პლაივუდზე ხვრელის გაკეთება ან სქელი ქაღალდის ფურცელი, რომლითაც გაივლის მავთული. ამ შემთხვევაში, ნახვრეტის მახლობლად ზედაპირი უნდა დაიფაროს წვრილად გაფანტული მაგნიტური ლითონის ფხვნილის თხელი ფენით (შეიძლება წვრილი ნახერხის გამოყენებაც). როდესაც წრე იხურება, ფხვნილის ნაწილაკები რიგდებიან მაგნიტური ველის სახით.
სინამდვილეში, DC ძრავის მუშაობის პრინციპი ემყარება ამ მოვლენას. U- ფორმის მაგნიტის ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსებს შორის მოთავსებულია დენის გამტარი. მაგნიტური ველების ურთიერთქმედების შედეგად მავთული დგება მოძრაობაში. მოძრაობის მიმართულება დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ განლაგებულია ბოძები და შეიძლება ზუსტად განისაზღვროს ეგრეთ წოდებული გიმლეტის წესით.
ამპერის სიძლიერე
ძალას, რომელიც უბიძგებს დენის გამტარ გამტარს მუდმივი მაგნიტის ველიდან, ეწოდება ამპერის ძალა - ელექტრული ფენომენების ცნობილი მკვლევარის სახელით. დენის ერთეულიც მის სახელს ატარებს.
ამ ძალის რიცხობრივი მნიშვნელობის საპოვნელად, თქვენ უნდა გაამრავლოთ დენი განხილულ გამტარში მის სიგრძეზე და მაგნიტური ველის სიდიდეზე (ვექტორზე).
ფორმულა ასე გამოიყურება:
F=IBL.
უმარტივესი ძრავის მოდელი
უხეშად რომ ვთქვათ, ყველაზე პრიმიტიული ძრავის ასაგებად საჭიროა მაგნიტურ ველში მოათავსოთ გამტარი მასალის (მავთულის) ჩარჩო და დენით გააძლიეროთ. ჩარჩო ბრუნავს გარკვეულ კუთხით და გაჩერდება. ეს პოზიცია სპეციალისტების ჟარგონზეელექტრული დისკის ზონას ეწოდება "მკვდარი". გაჩერების მიზეზი ის არის, რომ მაგნიტური ველები, ასე ვთქვათ, კომპენსირებულია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს ხდება მაშინ, როდესაც მიღებული ძალა ნულის ტოლი ხდება. აქედან გამომდინარე, DC საავტომობილო მოწყობილობა მოიცავს არა ერთ, არამედ რამდენიმე ჩარჩოს. რეალურ სამრეწველო ერთეულში (რომელიც დამონტაჟებულია აღჭურვილობაზე), შეიძლება იყოს ძალიან, ძალიან ბევრი ასეთი ელემენტარული სქემები. ასე რომ, როდესაც ძალები დაბალანსებულია ერთ ჩარჩოზე, მეორე ჩარჩო გამოაქვს მას "სისულელედან".
სხვადასხვა სიმძლავრის ძრავების მოწყობილობის მახასიათებლები
ადამიანიც კი, რომელიც შორს არის ელექტროინჟინერიის სამყაროსგან, მაშინვე მიხვდება, რომ მუდმივი მაგნიტური ველის წყაროს გარეშე, უბრალოდ არ დგას რაიმე DC ელექტროძრავის შესახებ. ასეთი წყაროების სახით გამოიყენება სხვადასხვა მოწყობილობა.
დაბალი სიმძლავრის DC ძრავებისთვის (12 ვოლტი ან ნაკლები), მუდმივი მაგნიტი იდეალური გადაწყვეტაა. მაგრამ ეს ვარიანტი არ არის შესაფერისი დიდი სიმძლავრის და ზომის ერთეულებისთვის: მაგნიტები ძალიან ძვირი და მძიმე იქნება. ამიტომ, 220 ვ და მეტი სიმძლავრის DC ძრავებისთვის უფრო მიზანშეწონილია ინდუქტორის გამოყენება (ველის გრაგნილი). იმისთვის, რომ ინდუქტორი გახდეს მაგნიტური ველის წყარო, ის უნდა იკვებებოდეს.
ელექტროძრავის დიზაინი
ზოგადად, ნებისმიერი DC ძრავის დიზაინი მოიცავს შემდეგ ელემენტებს:კოლექტორი, სტატორი და არმატურა.
არმატურა ემსახურება როგორც საყრდენი ელემენტი ძრავის გრაგნილისთვის. იგი შედგება ელექტრული დანიშნულების ფოლადის თხელი ფურცლებისგან, ღარებით პერიმეტრის გარშემო მავთულის დასაყენებლად. წარმოების მასალა ამ შემთხვევაში ძალიან მნიშვნელოვანია. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, გამოიყენება ელექტრო ფოლადი. ამ კლასის მასალა ხასიათდება დიდი ხელოვნურად გაზრდილი მარცვლის ზომით და რბილობით (ნახშირბადის დაბალი შემცველობის შედეგად). გარდა ამისა, მთელი სტრუქტურა შედგება თხელი, იზოლირებული ფურცლებისაგან. ეს ყველაფერი არ იძლევა პარაზიტული დენების წარმოქმნის საშუალებას და ხელს უშლის არმატურის გადახურებას.
სტატორი არის ფიქსირებული ნაწილი. ის ასრულებს მაგნიტის როლს, რომელიც ადრე განვიხილეთ. მოდელის ძრავის მუშაობის დემონსტრირებისთვის ლაბორატორიაში, სიცხადისთვის და პრინციპების უკეთ გასაგებად, გამოიყენება სტატორი ორი პოლუსით. ნამდვილი სამრეწველო ძრავები იყენებენ მოწყობილობებს ბოძების დიდი რაოდენობით წყვილებით.
კოლექტორი არის გადამრთველი (შემერთებელი), რომელიც აწვდის დენს DC ძრავის გრაგნილების სქემებს. მისი ყოფნა მკაცრად აუცილებელია. ამის გარეშე, ძრავა იმუშავებს უპრობლემოდ და არა შეუფერხებლად.
ძრავების მრავალფეროვნება
არ არსებობს ერთი უნივერსალური ძრავა, რომელიც გამოიყენებოდა ტექნოლოგიის აბსოლუტურად ყველა დარგში და ეროვნულ ეკონომიკაში და დააკმაყოფილებდა ყველა მოთხოვნას უსაფრთხოებისა და საიმედოობის სფეროში მუშაობის დროს.
ძალიან ფრთხილად უნდა იყოთ DC ძრავის არჩევისას. შეკეთება ძალიან რთული და ძვირიაპროცედურა, რომელიც შეიძლება შესრულდეს მხოლოდ სათანადო კვალიფიკაციის მქონე პერსონალის მიერ. ხოლო თუ ძრავის დიზაინი და შესაძლებლობები არ აკმაყოფილებს მოთხოვნებს, მაშინ მნიშვნელოვანი თანხები დაიხარჯება რემონტზე.
არსებობს DC ძრავების ოთხი ძირითადი ტიპი: დავარცხნილი, ინვერტორული, უნიპოლარული და უნივერსალური დავარცხნილი DC ძრავები. თითოეულ ამ ტიპს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი თვისებები. თითოეული მათგანის მოკლე აღწერა უნდა იყოს მოცემული.
DC დავარცხნილი ძრავები
ამ ტიპის ძრავების დანერგვის უამრავი შესაძლო გზა არსებობს: ერთი კოლექტორი და ლუწი რაოდენობის წრე, რამდენიმე კოლექტორი და რამდენიმე გრაგნილი წრე, სამი კოლექტორი და იგივე რაოდენობის გრაგნილი შემობრუნება, ოთხი კოლექტორი და ორი. გრაგნილი მოხვევები, ოთხი კოლექტორი და ოთხი წრე წამყვანზე, და ბოლოს - რვა კოლექტორი წამყვანით ჩარჩოს გარეშე.
ამ ტიპის ძრავა ხასიათდება შესრულებისა და წარმოების შედარებითი სიმარტივით. სწორედ ამ მიზეზით გახდა ცნობილი, როგორც უნივერსალური ძრავა, რომლის გამოყენება ძალიან ფართოა: სათამაშო რადიომართული მანქანებიდან დაწყებული, გერმანიაში ან იაპონიაში წარმოებული ძალიან რთული და მაღალტექნოლოგიური CNC ჩარხებით..
ინვერტორული ძრავების შესახებ
ზოგადად, ამ ტიპის ძრავა ძალიან ჰგავს კოლექტორს და აქვს იგივე დადებითი და უარყოფითი მხარეები. განსხვავება მხოლოდ გაშვების მექანიზმშია: ეს უფრო მეტიასრულყოფილი, რაც საშუალებას გაძლევთ მარტივად შეცვალოთ სიჩქარე და დაარეგულიროთ როტორის სიჩქარე. ამრიგად, ამ ტიპის DC ძრავის შესრულება აღემატება კოლექციონერ ძრავებს მრავალი პარამეტრით.
მაგრამ თუ რაიმეში არის მოგება, მაშინ ზოგიერთ რამეში იქნება დანაკარგი. ეს არის სამყაროს უდაო კანონი. ასე რომ, ამ შემთხვევაში: უპირატესობას უზრუნველყოფს საკმაოდ რთული და კაპრიზული ტექნიკა, რომელიც ხშირად ვერ ხერხდება. გამოცდილი სპეციალისტების აზრით, ინვერტორული ტიპის DC ძრავების შეკეთება საკმაოდ რთულია. ზოგჯერ გამოცდილ ელექტრიკოსებსაც კი არ შეუძლიათ სისტემის გაუმართაობის დიაგნოსტირება.
ერთპოლარული DC ძრავების მახასიათებლები
მოქმედების პრინციპი უცვლელი რჩება და ეფუძნება გამტარის მაგნიტური ველების ურთიერთქმედებას დენთან და მაგნიტთან. მაგრამ მიმდინარე დირიჟორი არ არის მავთული, არამედ დისკი, რომელიც მბრუნავს ღერძზე. დენი მიეწოდება შემდეგნაირად: ერთი კონტაქტი იხურება ლითონის ღერძზე, ხოლო მეორე, ე.წ. ჯაგრისის მეშვეობით, აკავშირებს ლითონის წრის კიდეს. ასეთ ძრავას, როგორც ხედავთ, საკმაოდ რთული დიზაინი აქვს და ამიტომ ხშირად მარცხდება. ძირითადი პროგრამა არის სამეცნიერო კვლევა ელექტროენერგიის ფიზიკის და ელექტროძრავის სფეროში.
უნივერსალური კომუტატორის ძრავების მახასიათებლები
პრინციპში, ამ ტიპის ძრავა ახალს არ ატარებს. მაგრამ მას აქვს ძალიან მნიშვნელოვანი თვისება - მუშაობის უნარიDC ქსელიდან და AC ქსელიდან. ზოგჯერ მის ამ თვისებას შეუძლია დაზოგოს მნიშვნელოვანი თანხა აღჭურვილობის შეკეთებასა და მოდერნიზაციაზე.
ალტერნატიული დენის სიხშირე მკაცრად რეგულირდება და არის 50 ჰერცი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის მიმართულება წამში 50-ჯერ იცვლება. ზოგიერთი შეცდომით თვლის, რომ ელექტროძრავის როტორმა უნდა შეცვალოს ბრუნის მიმართულება (საათის ისრის მიმართულებით - საათის ისრის საწინააღმდეგოდ) წამში 50-ჯერ. თუ ეს სიმართლე იყო, მაშინ AC ელექტროძრავების რაიმე სასარგებლო გამოყენება გამორიცხული იქნებოდა. რა ხდება სინამდვილეში: არმატურის და სტატორის გრაგნილების დენი სინქრონიზებულია უმარტივესი კონდენსატორების გამოყენებით. და ამიტომ, როდესაც არმატურის ჩარჩოზე დენის მიმართულება იცვლება, იცვლება მისი მიმართულება სტატორზეც. ამრიგად, როტორი მუდმივად ბრუნავს ერთი მიმართულებით.
სამწუხაროდ, ამ ტიპის DC ძრავის ეფექტურობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე ინვერტორული და უნიპოლარული ძრავები. ამიტომ მისი გამოყენება შემოიფარგლება საკმაოდ ვიწრო ტერიტორიებით - სადაც აუცილებელია მაქსიმალური საიმედოობის მიღება ნებისმიერ ფასად, საოპერაციო ხარჯების გათვალისწინების გარეშე (მაგალითად, სამხედრო ინჟინერია).
ფინალური პუნქტები
ტექნოლოგია არ დგას და დღეს მსოფლიოს მრავალი სამეცნიერო სკოლა ეჯიბრება ერთმანეთს და ცდილობს შექმნას იაფი და ეკონომიური ძრავა მაღალი ეფექტურობითა და წარმადობით. DC ელექტროძრავების სიმძლავრე წლიდან წლამდე იზრდება, ხოლო მათიენერგიის მოხმარება.
მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ მომავალს ელექტრომოწყობილობა განსაზღვრავს და ნავთობის ეპოქა საკმაოდ მალე დასრულდება.
