Гомополярлы қозғалтқыш - Homopolar motor

Батарея ұяшығымен және ширатылған сыммен жасалған гомополярлы қозғалтқыш.
DIY гипсокартон бұрандасымен, батарея ұяшығымен, сыммен және диск магнитімен жасалған қарапайым гомополярлы қозғалтқыш. Магнит бұранданың басында орналасқан. Бұрандалы және магнитті батарея ұяшығының түбімен байланыстырады және оларды магнит тарту арқылы ұстайды. Бұрандалы және магнитті айналдырады, бұранданың ұшы мойынтіректің рөлін атқарады.

A гомополярлы қозғалтқыш тұрақты ток болып табылады электр қозғалтқышы екеуімен магниттік полюстер, өткізгіштері әрқашан бір бағытты сызықтарды кесіп тастайды магнит ағыны а айналасында өткізгішті айналдыру арқылы бекітілген ось дирижер статикалыққа тік бұрышта болатындай етіп магнит өрісі. Алынған күш бір бағытта үздіксіз болады, гомополярлы қозғалтқышта «жоқ» қажет коммутатор бірақ бәрібір талап етеді сырғанау сақиналары.[1] Аты гомополярлы екенін көрсетеді электрлік полярлық өткізгіштің және магнит өрісінің полюстері өзгермейді (яғни, бұл ауыстыруды қажет етпейді).

Тарих

Сондай-ақ оқыңыз: Электр қозғалтқышының уақыт шкаласы
Фарадейдің электромагниттік айналу тәжірибесі, шамамен 1821[2]

Гомополярлық қозғалтқыш - бұл алғашқы электр қозғалтқышы. Оның жұмысын көрсетті Майкл Фарадей 1821 жылы Корольдік институт Лондонда.[3][4]

1821 жылы, көп ұзамай дат физигі мен химигінен кейін Ханс Кристиан Орстед құбылысын ашты электромагнетизм, Хамфри Дэви және британдық ғалым Уильям Хайд Вулластон жобалауға тырысты, бірақ сәтсіз аяқталды электр қозғалтқышы.[5] Фарадейге Хамфри әзіл ретінде қарсылық білдіріп, «электромагниттік айналу» деп атаған екі қондырғы құрастырды. Осылардың бірі, қазір гомополярлы қозғалтқыш, бассейнге созылған сымның айналасындағы айналмалы магниттік күш әсерінен үздіксіз айналмалы қозғалыс тудырды сынап онда магнит орналастырылды. Сым химиялық батареядан ток берсе, магниттің айналасында айналады. Бұл тәжірибелер мен өнертабыстар заманауи электромагниттік технологияның негізін қалады. Фарадей өзінің толқуында нәтижелерді жариялады. Бұл оның тәлімгерінің Фарадейдің жетістігіне деген қызғанышынан Дэвимен қарым-қатынасын шиеленістірді және Фарадейдің басқа қызметтерге тағайындалуына себеп болды, соның салдарынан оның электромагниттік зерттеулерге қатысуына бірнеше жыл кедергі болды.[6][7]

B. G. Lamme 1913 жылы 2000 кВт, 260 В, 7700 А және 1200 айн / мин номиналды гомополярлық машина 67 м / с перифериялық жылдамдықта жұмыс істейтін 16 сырғанау сақинасымен сипатталған. 1934 жылы салынған 1125 кВт, 7,5 В 150,000 А, 514 айн / мин деңгейлі бірполярлы генератор АҚШ-тың болат зауытында құбырларды дәнекерлеу мақсатында орнатылды.[8]

Жұмыс принципі

Гомополярлы қозғалтқыш Лоренц күші. Ағымға перпендикуляр магнит өрісіне орналастырған кезде ток өтетін ток өткізгіш магнит өрісіне де, токқа да перпендикуляр бағытта күш сезінеді. Бұл күш а момент айналу осі айналасында.[9] Айналу осі магнит өрісіне параллель болғандықтан және қарама-қарсы магнит өрістері полярлықты өзгертпейтіндіктен, өткізгіштің айналуын жалғастыру үшін ешқандай ауыстыру қажет емес. Бұл қарапайымдылық гомополярлы қозғалтқыштарды көптеген практикалық қолдануға жарамсыз ететін бір айналымды жобалармен оңай қол жеткізіледі.

Көптеген электр-механикалық машиналар сияқты, гомополярлы қозғалтқыш қайтымды: егер өткізгіш механикалық айналдырылса, онда ол гомополярлық генератор, өндіретін а тұрақты ток өткізгіштің екі терминалы арасындағы кернеу. Өндірілген тұрақты ток - бұл дизайнның гомополярлық сипатының әсері. Гомополярлық генераторлар (HPG) 20-шы ғасырдың аяғында төмен вольтты, бірақ тұрақты токтың жоғары қуат көздері ретінде кең зерттелді және тәжірибелік қуатта біраз жетістіктерге жетті. теміржол мылтықтары.

Қарапайым гомополярлы қозғалтқышты құру

Гомополярлы қозғалтқышты құру өте оңай. Өткізгіш бұрылатын сыртқы магнит өрісін қамтамасыз ету үшін тұрақты магнит қолданылады, ал батарея өткізгіш сым бойымен ток ағады. Магниттің қозғалуы, тіпті қозғалтқыштың қалған бөлігімен байланыста болуы қажет емес; оның жалғыз мақсаты магнит өрісін қамтамасыз ету болып табылады, ол магнит өрісімен өзара әрекеттеседі, ол токтағы индукцияда пайда болады. Магнитті батареяға қосып, электр тізбегін жабу кезінде өткізгіш сымның еркін айналуына мүмкіндік беріп, батареяның жоғарғы жағына да, төменгі жағына бекітілген магнитке де тигізуге болады. Үздіксіз жұмыс істейтін болса, сым мен батарея қызып кетуі мүмкін. [10]

Галерея

  • Гомополярлы қозғалтқыш 3D

  • Гомополярлы қозғалтқыш 2D

  • Гомополярлы қозғалтқыштағы ток, магнит өрісі сызықтары және Лоренц күші

Мысалдар

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Линн, Л. (1949). «§197-§204 8 бөліміндегі» Ациклді немесе гомополярлық машиналар «- тұрақты ток генераторлары мен қозғалтқыштары». Ноултон, А.Е. (ред.) Электр инженерлеріне арналған стандартты нұсқаулық (8-ші басылым). McGraw-Hill.
  2. ^ Фарадей, Майкл (1844). Электр энергетикасындағы тәжірибелік зерттеулер. 2. ISBN  0-486-43505-9. 4-тақтаны қараңыз.
  3. ^ Майкл Фарадей, «Жаңа электромагниттік аппарат», Тоқсан сайынғы ғылым, әдебиет және өнер журналы 12, 186-187 (1821). Сканерленген беттер
  4. ^ Майкл Фарадей, «Айналмалы қозғалыс көрмесіне арналған электромагниттік аппараттың сипаттамасы» Ғылым, әдебиет және өнер журналы 12, 283-285 (1821). Сканерленген беттерТүпнұсқа иллюстрация (табақшаб. аталған гомополярлы қозғалтқыштың Фарадейдің екінші мақаласының 283-і. Фарадейге арналған тоқсандық журналдың индексі, Майкл
  5. ^ «Мұрағаттың өмірбаяны: Майкл Фарадей», Инженерлік-технологиялық институт. Мұрағатталды 2011-09-29 сағ Wayback Machine
  6. ^ Гамильтондікі Табылған өмір: Майкл Фарадей, ғылыми революцияның алыбы (2004) 165-71, 183, 187-90 бб.
  7. ^ Cantor's Майкл Фарадей, Сандманиан және ғалым (1991) 231-3 бб.
  8. ^ Линн, б. 842
  9. ^ Қараңыз, мысалы, Ричард П. Фейнман, Фейнман физикадан дәрістер, т. II, 17-2 бөлім, (Рединг, MA: Аддисон-Уэсли, 1964). ISBN  0-201-02117-X
  10. ^ «Батареяның таңғажайып қос трюкі», бастап Youtube, 27 наурыз, 2015