Кто создал электродвигатель

С давних времён человек пытался облегчить свой труд. Для этого он придумывал различные приспособления, механизмы, машины.

Наибольший вклад в развитие человечества внесло изобретение машин: водяных мельниц, парового двигателя, двигателя внутреннего сгорания, дизеля. Но все они имели серьёзные недостатки. Например, привязанность водяных мельниц к водным потокам, что затрудняло их повсеместное применение. Паровой двигатель имел низкий коэффициент полезного действия, при этом занимал много места и требовал для работы большое количество ресурсов. Двигатель внутреннего сгорания отличается вредными выхлопами отработанных газов.

Величайшим техническим достижением человечества стало изобретение электродвигателя. Этот компактный, экономичный, удобный мотор вскоре сделался одним из важнейших элементов производства, вытеснив другие виды двигателей отовсюду, куда только можно было доставить электрический ток.

Один из первых совершенных электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году русский электротехник Якоби. Двигатель для своего времени был самым совершенным электротехническим устройством.

В 1838 году Якоби усовершенствовал свой электромотор и, установив его на гребном боте, с десятью спутниками совершил небольшое плавание по Неве со скоростью 4,5 км/ч. Источником тока ему служила мощная батарея гальванических элементов. Им же была опубликована работа под названием «О применении электромагнетизма для приведения в движение машин».

Но до тех пор, пока не был изобретен и внедрен в производство совершенный электрический генератор, электродвигатели не могли найти широкого применения, так как питать их от батареи было слишком дорого и невыгодно. Кроме того, в силу разных причин двигатели постоянного тока получили лишь ограниченное применение.

Гораздо более важную роль играют в производстве электромоторы, работающие на переменном токе, но в данной работе они рассматриваться не будут.

Проанализировав материал по данному вопросу, оценив свои возможности, мы решили изготовить для кабинета физики действующую модель электродвигателя постоянного тока.

Устройство и принцип действия электродвигателя постоянного тока.

В мощных электродвигателях, устанавливаемых, например, в троллейбусах, трамваях или электропоездах, магнитное поле создается электромагнитами. Их обмотки служат для возбуждения индукционных токов в якоре, поэтому они называются обмотками возбуждения.

При использовании электродвигателей постоянного тока часто бывает необходимо изменить направление вращения якоря или его реверсирование . Достигается это изменением направления тока в якоре при сохранении магнитного поля статора. Схема реверсирования микроэлектродвигателя типа МДП-1 с помощью двухполюсного переключателя

Если же направление токов меняется одновременно в обмотках якоря и статора, то направление вращения сохраняется неизменным. По этой причине электродвигатели постоянного тока могут также использоваться в цепях переменного тока.

Примером могут служить электродвигатели электробритв, кофемолок, швейных машин и других бытовых устройств, работающих от электросети, в которых напряжение 220 В меняется с частотой 50 Гц.

Пуск и регулировка частоты вращения промышленных двигателей постоянного тока осуществляются с помощью переменных резисторов — реостатов, включаемых в цепь обмотки возбуждения по специальным схемам.

Наиболее важные характеристики электродвигателей — их мощность, коэффициент полезного действия и частота вращения якоря. Различают полную мощность, потребляемую электродвигателем, и полезную, или отдаваемую, мощность , которая всегда меньше первой из-за потерь на нагревание проводов обмоток, создания вихревых токов, трения в подшипниках и других причин. Потребляемая мощность рассчитывается как произведение напряжения на силу тока в цепи электродвигателя.

Умножением ее на коэффициент полезного действия получают значение полезной мощности.

Коэффициент полезного действия электрических машин может достигать очень большого значения — 90—93% . Для сравнения укажем, что КПД двигателей внутреннего сгорания автомобилей не превышает 30%.

Мощность, потребляемая электродвигателем, зависит от его нагрузки. На холостом ходу она наименьшая и при номинальной нагрузке принимает расчетное значение. Соответственно меняется и частота вращения ротора. Эту зависимость можно наблюдать во время работы электродрели. Так, на холостом ходу частота вращения велика, а потребляемая мощность мала — диск электросчетчика вращается медленно. Во время сверления твердых материалов, особенно бетона, скорость оборотов ротора падает, а потребляемая мощность растет, о чем можно судить по возросшим оборотам диска, а также по нагреванию корпуса электродрели за счет больших токов в обмотках якоря и статора.