Условиях.
Для этого потребуются следующие материалы и инструменты:
- медицинский шприц (в данной самоделке используется шприц объемом 20 мл);
- изолированная медная проволока диаметром 0,45мм и длиной около 5м;
- медная проволока диаметром 2,5 миллиметра;
- неодимовые плоские магниты 2 штуки;
- доска для изготовления деревянного основания;
- термоклеевой пистолет;
- тюбик супер клея;
- батарейка типа крона с напряжением 9 вольт.
Начнем с изготовления основы нашего двигателя - электромагнитного цилиндра. Сделаем его корпус из медицинского шприца объемом 20 мл. Такой шприц можно приобрести не только в аптеке, но и в сервисных центрах или магазинах, которые занимаются продажей и обслуживанием оргтехники. Работники таких центров с помощью шприцов производят заправку картриджей струйных принтеров и как правило в основном используются шприцы нужного объема, а именно 20 мл. Берем шприц и первым делом извлекаем поршень, он не понадобится. С помощью ножовки отрезаем часть шприца (меткой служит деление 15 мл).
Лишнее убираем в сторону, а с этой заготовкой продолжим работать.
Далее понадобится тонкая медная изолированная проволока. В данной самоделке использовалась проволока длиной 5 метров с сечением 0,45мм.
Её необходимо плотно намотать в одном направлении в несколько слоев на получившийся из шприца цилиндр.
Концы проволоки скручиваем друг с другом таким образом. Обмотку фиксируем суперклеем.
Затем понадобится толстая медная проволока из которой изготовим коленчатый вал и шатун.
Сперва удалим изоляцию.
Далее с помощью пассатижей придаем проволоке форму коленчатого вала.
Из оставшейся части проволоки используя плоскогубцы изготовим следующую деталь - шатун. Для его изготовления необходимо изогнуть проволоку с обеих концов как показано ниже.
Затем соединяем обе детали (шатун и коленчатый вал) вместе. Для фиксации шатуна на коленвале используются два кусочка изоляции от медной проволоки из которой изготавливались эти детали. Сперва необходимо надеть один кусочек изоляции, затем шатун и после этого еще один кусочек изоляции.
Дальше понадобятся два неодимовых магнита такого диаметра чтобы они легко могли перемещаться внутри цилиндра.
А так же понадобится деталь похожей формы (ее можно сделать например из дерева), которую горячим клеем крепим на магниты.
После чего получившуюся деталь закрепляем следующим образом:
Затем понадобится деревянное основание и две деревянные опорные стойки. Эти детали конструкции можно изготовить из любого материала, главное условие: он не должен проводить электрический ток. Но я считаю, что данную конструкцию проще всего изготовить именно из куска древесины (в данном случае доски), так как дерево очень доступный материал и довольно прост в обработке.
На основании намечаем будущее расположение цилиндра и опорных стоек. Затем термоклеем фиксируем цилиндр на деревянной заготовке основания.
Далее вставляем коленчатый вал в опорные стойки. Затем горячим клеем фиксируем стойки на основании согласно разметке.
После чего используя небольшие кусочки изоляции ограничиваем перемещение вала в опорных стойках.
На одну из сторон коленвала устанавливаем моховик. Он обеспечит более плавную работу двигателя.
Затем понадобятся два контакта из медной проволоки, которые необходимо закрепить на основании с помощью самореза с широкой шайбой.
После чего подключаем обмотку цилиндра к контактам. Перед подключением концы обмотки обязательно нужно очистить от изоляции (лака).
Рассмотрим отдельные аспекты конструирования. Не станем обещать изготовление вечного двигателя, по типу творения, приписываемого Тесле, но рассказ предвидится интересным. Не станем тревожить читателей скрепками и батарейками, предлагаем поговорить, как приспособить уже готовый мотор под собственные цели. Известно, что конструкций масса, все используются, но современная литература базовые основы оставляет за кормой. Авторы проштудировали учебник прошлого века, изучая, как сделать электродвигатель собственноручно. Теперь предлагаем окунуться в знания, составляющие базис специалиста.
Почему в быту часто применяются коллекторные двигатели
Если брать фазу на 220В, принцип работы электродвигателя на коллекторе позволяет изготовить устройства в 2-3 раза менее массивные, нежели при использовании асинхронной конструкции. Это важно при изготовлении приборов: ручные блендеры, миксеры, мясорубки. Помимо прочего, асинхронный двигатель сложно разогнать выше 3000 оборотов в минуту, для коллекторных указанное ограничение отсутствует. Что делает устройства единственно пригодными для реализации конструкций центрифужных соковыжималок, не говоря уже о пылесосах, где скорость часто не ниже.
Отпадает вопрос, как сделать регулятор оборотов электродвигателя. Задача давно решена путём отсечки части цикла синусоиды питающего напряжения. Это возможно, ведь коллекторному двигателю нет разницы, питаться переменным или постоянным током. В первом случае падают характеристики, но с явлением мирятся по причине очевидных выгод. Работает электродвигатель коллекторного типа и в стиральной машине, и в посудомоечной. Хотя скорости сильно отличаются.
Легко сделать и реверс. Для этого меняется полярность напряжения на одной обмотке (если затронуть обе, направление вращения останется прежним). Иная задача – как сделать двигатель с подобным количеством составных частей. Сделать самостоятельно коллектор вряд ли удастся, но намотать заново и подобрать статор вполне реально. Заметим, что от числа секций ротора зависит скорость вращения (аналогично амплитуде питающего напряжения). А на статоре лишь пара полюсов.
Наконец, при использовании указанной конструкции удаётся создать устройство универсальное. Работает двигатель без труда и от переменного, и от постоянного тока. Просто на обмотке делают отвод, при включении от выпрямленного напряжения задействуют полностью витки, а при синусоидальном исключительно часть. Это позволяет сохранить номинальные параметры. Сделать примитивный электродвигатель коллекторного типа не выглядит простой задачей, зато удастся целиком приспособить параметры под собственные нужды.
Особенности работы коллекторных двигателей
В коллекторном двигателе не слишком полюсов на статоре. Если говорить точнее, всего два - северный и южный. Магнитное поле в противовес асинхронным двигателям здесь не вращается. Вместо этого меняется положение полюсов на роторе. Подобное положение дел обеспечивается тем, что щётки постепенно движутся по секциям медного барабана. Особой намоткой катушек обеспечивается должное распределение. Полюса словно скользят по кругу ротора, толкая его в нужном направлении.
Для обеспечения режима реверса достаточно поменять полярность питания любой обмотки. Ротор в этом случае называется якорем, а статор – возбудителем. Включать эти цепи допустимо параллельно друг другу либо последовательно. И тогда начнут значительно изменяться характеристики прибора. Это описывается механическими характеристиками, взгляните на прилагающийся рисунок, чтобы представить утверждаемое. Здесь условно показаны графики для двух случаев:
- При параллельном питании возбудителя (статора) и якоря (ротора) коллекторного двигателя постоянным током его механическая характеристика почти горизонтальна. Это значит, что при изменении нагрузки на вал сохраняется номинальная частота вращения вала. Это применяется на обрабатывающих станках, где изменение оборотов не лучшим образом сказывается на качестве. В результате деталь вращается при касании её резцом резво, как при старте. Если препятствующий момент слишком возрастает, происходит срыв движения. Двигатель останавливается. Резюме: если хотите двигатель от пылесоса применить для создания металлообрабатывающего (токарного) станка, предлагается обмотки соединить параллельно, ведь в бытовой технике доминирует иной тип включения. Причём ситуация объяснима. При параллельном питании обмоток переменным током образуется слишком большое индуктивное сопротивление. Указанную методику следует применять с осторожностью.
- При последовательном питании ротора и статора у коллекторного двигателя появляется прелестное свойство – большой крутящий момент на старте. Такое качество активно используется для страгивания трамваев, троллейбусов и, вероятно, электропоездов. Главное, что при увеличении нагрузки обороты не срываются. Если запустить в таком режиме коллекторный двигатель на холостом ходу, скорость вращения вала будет расти безмерно. Если мощность мала – десятки Вт – беспокоиться не стоит: сила трения подшипников и щёток, возрастание токов индукции и явление перемагничивания сердечника вкупе затормозят рост на конкретном значении. В случае промышленных агрегатов либо упомянутого пылесоса, когда его двигатель извлекли из корпуса, повышение скорости идёт лавинообразно. Центробежная сила оказывается столь велика, что нагрузки способны разорвать якорь. Поосторожнее при запуске коллекторных двигателей с последовательным возбуждением.
Коллекторные двигатели с параллельным включением обмоток статора и ротора отлично поддаются регулировке. За счёт внедрения реостата в цепь возбудителя удаётся значительно поднять обороты. А если такой присоединить в ветвь якоря, вращения, напротив, замедлится. Это массово используется в технике для достижения нужных характеристик.
Конструкция коллекторного двигателя и связь её с потерями
При конструировании коллекторных двигателей принимаются во внимание сведения, касающиеся потерь. Выделяются трёх видов:
Обычно при питании коллекторного двигателя переменным током используется последовательное включение обмоток. В противном случае выходит слишком большое индуктивное сопротивление.
К сказанному добавим, что при питании коллекторного двигателя переменным током вступает в роль индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при одинаковом действующем напряжении частота оборотов понизится. Полюса статора и корпус уберегаются от магнитных потерь. В необходимости этого легко убедиться на простом опыте: питайте маломощный коллекторный двигатель от батарейки. Его корпус останется холодным. Но если теперь подать переменный ток с прежним действующим значением (по показаниям тестера), картина изменится. Теперь корпус коллекторного двигателя начнёт греться.
Потому даже кожух стараются собрать из листов электротехнической стали, клепая либо склеивая при помощи БФ-2 и аналогов. Наконец, дополним сказанное утверждением: листы набираются по поперечному срезу. Часто статор собирается по эскизу, показанному на рисунке. В этом случае катушка наматывается отдельно по шаблону, потом изолируется и надевается обратно, упрощая сборку. Что касается методик, проще нарезать сталь на плазменном станке, и не думать о цене мероприятия.
Проще найти (на свалке, в гараже) уже готовую форму для сборки. Потом уже намотать под неё катушки из медной проволоки с лаковой изоляцией. Заведомо диаметр подбирается больше. Вначале готовую катушку натягивают на первый выступ сердечника, потом на второй. Прижимают проволоку так, что по торцам остаётся небольшой воздушный зазор. Считается, подобное не критично. Чтобы держалось, у двух крайних пластин острые углы срезаются, оставшаяся серёдка отгибается наружу, отжимая торцы катушки. Это поможет собрать двигатель по заводским меркам.
Часто (особенно в блендерах) находится разомкнутый сердечник статора. Это не искажает форму магнитного поля. Раз полюс единственный, особой мощности ожидать не приходится. Форма сердечника напоминает букву П, между ножками литеры в магнитном поле вертится ротор. Под устройство сделаны кругообразные прорези в нужных местах. Подобный статор нетрудно собрать самостоятельно из старого трансформатора. Это проще, нежели сделать электродвигатель с нуля.
Сердечник в месте намотки изолируется стальной гильзой, по бокам – диэлектрическим фланцами, вырезанными из любого подходящего пластика.
И сегодня расскажем о том, как сделать полностью рабочую модель электродвигателя из батарейки, медной проволоки и магнита. Такой макет может использоваться, как поделка на столе у домашнего электрика, как наглядный пример для объяснения принципов работы таких механизмов, и просто как забавная безделушка, которую можно подарить близкому человеку. Сделать ее довольно просто и под силу каждому, Вы можете собрать ее вместе с ребенком, что станет отличным развлечением. Далее мы предоставим подробную инструкцию с фото и видео примерами, чтобы сборка простейшего моторчика была понятной и доступной!
Шаг 1 – Подготавливаем материалы
Чтобы сделать самый простой магнитный двигатель своими руками, Вам понадобятся следующие подручные материалы:
Подготовив все нужные материалы, можно переходить к сборке простейшего электродвигателя, работающего всего на одной батарейке. Сделать маленький электрический моторчик в домашних условиях не сложно, в чем Вы сейчас и убедитесь!
Шаг 2 – Собираем самоделку
Итак, чтобы инструкция была для Вас понятной, лучше рассмотрим ее поэтапно с картинками, которые помогут визуально понять принцип сборки.
Сразу же обращаем Ваше внимание на то, что Вы можете по-своему переделать и усовершенствовать конструкцию самодельного маленького двигателя. Для примера ниже мы Вам предоставим несколько видео уроков, которые, возможно, помогут Вам сделать свою версию двигателя из батарейки, медной проволоки и магнита.
Что делать, если самоделка не работает
Если вдруг Вы собрали вечный электродвигатель своими руками, но он не вращается, не спешите расстраиваться. Чаще всего причиной отсутствия вращения мотора является слишком большое расстояние между магнитом и катушкой. В этом случае Вам нужно всего лишь самому немного подрезать ножки, на которых держится вращающаяся часть.
Еще проверьте, хорошо ли Вы зачистили концы катушки и обеспечивается ли в этом месте контакт. Симметричность катушки также играет не маловажную роль, поэтому старайтесь делать все аккуратно и не спеша.
Вот и вся технология сборки самодельного магнитного электродвигателя в домашних условиях. Если Вы просмотрели видео уроки, то наверняка убедились, что сделать двигатель из батарейки, медной проволоки и магнита своими руками можно разными способами. Надеемся, что инструкция была для Вас интересной и полезной!