Авторизация
Зарегистрироваться

avatar RSS блога Подписка

Наглядное пособие. Электродвигатель.


Всех приветствую. Хочу немного отвлечь от Новогодних праздников. Представляю вам игрушку, которая является так же и наглядным пособием по урокам физики, раздел электричество. Содержит магниты, провода и потребляет электричество. Вы правильно догадались, это электродвигатель. Вещь настолько банальная и вхожая в нашу жизнь, что фактически не требует описания. Но тем, кто заинтересовался, прошу под кат.


В качестве пролога:
Когда выпала возможность выбрать что либо из товара, то я раздумывал недолго. Я давно точил зуб на это наглядное пособие, поскольку собирал аналогичное в детстве под руководством своего отца. И решил еще раз хоть на миг окунуться в детство.
Что и говорить, раньше и деревья были большие и трава зеленее, а вот с электрифицированными игрушками было не очень хорошо. Нет, безусловно в магазинах продавались, но гораздо приятнее было сделать своими руками. Поэтому очень популярны были различные технические кружки, где дети собирали вещи не похожие на магазинные, параллельно развивая различные творческие умения и навыки.
В конкретном случае с изготовлением электродвигателя в далеком 1986 году мне помогла
вот такая книга

Книжки давно уж нет, но в интернете встречаются ресурсы, которые ссылаются на статьи из этой книги.
Для наглядности приложил страницу с эскизами по изготовлению двигателя.


Немного теории:
Электродвигатель – это просто устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.
В основе конструкции электрического двигателя лежит эффект, обнаруженный Майклом Фарадеем в 1821 году: что взаимодействие электрического тока и магнита может вызывать непрерывное вращение.
Принцип работы электродвигателя очень прост:
(нажмите на картинку, откроется анимация)

Вращение вызывается силами магнитного притяжения и отталкивания, действующими между полюсами подвижного электромагнита (ротора) и соответствующими полюсами внешнего магнитного поля, создаваемого неподвижным электромагнитом (или постоянным магнитом) — статором. Сложность заключается в том, чтобы добиться непрерывного вращения двигателя. А для этого надо сделать так, чтобы полюс подвижного электромагнита, притянувшись к противоположному полюсу статора, автоматически менялся на противоположный — тогда ротор не замрет на месте, а повернется дальше — по инерции и под действием возникшего в этот момент отталкивания.

Для автоматического переключения полюсов ротора служит коллектор. Он представляет собой пару закрепленных на валу ротора пластин, к которым подключены обмотки ротора. Ток на эти пластины подается через токоснимающие контакты (щетки). При повороте ротора на 180° пластины меняются местами — это автоматически меняет направление тока и, следовательно, полюсы подвижного электромагнита. Так как одноименные полюсы взаимно отталкиваются, катушка продолжает вращаться, а ее полюсы притягиваются к соответствующим полюсам на другой стороне магнита.
Вращающаяся часть электрической машины называется ротором (или якорем), а неподвижная — статором. В простом электродвигателе постоянного тока блок катушки служит ротором, а постоянный магнит — статором.
В некоторых двигателях для создания магнитного поля вместо постоянного магнита служит электромагнит. Витки проволоки такого электромагнита называются обмоткой возбуждения.

Вернемся к нашему наглядному пособию:
Доставка и упаковка:
Выдали трек, в пути 43 дня. Посылку забрал 31 декабря. Классический полиэтиленовый пакет без пузырей.

Но присутствует вспененный материал типа пенофола.



Открываем:
Внутри модель электромотора (Без батарей) и инструкция

Инструкция:
Применение: Для изучения механики, электричества и магнетизма.

Название товара: Модель электромотора
Вес: прибл. 200г
Размер: полные 130х95х50мм

Основные моменты:
Для запуска двигателя надо повернуть якорь на 90 градусов и подключить источник тока напряжением 1.5-6 Вольт.
Пояснения к эскизу:
1 рама электродвигателя из пластмассы
2 якорь, который содержит в себе магнитопровод и обмотку
3 регулировочный винт (2 штуки) для фиксации вала
4 магнит из феррита (2 штуки) с обозначенными полюсами S и N
5 Металлическая рамка для установки магнита
6 Коллекторный узел
7 Щетки из латуни
8 Винтовые клеммы для подсоединения проводов


Набор для самостоятельной сборки содержит:
Фактически собранный корпус (размеры 90х95х50мм)

Щетки необходимо будет подогнуть у основания что бы они слегка прижимались к коллектору

Магниты ферритовые


Якорь в сборе
2х полюсный с одной обмоткой, разделенной на две части

Концы обмотки припаяны к ламелям якоря.

В торцах есть центровые отверстия для фиксации в корпусе


Два провода длиной 20 см и разные цветом. Красный для подключения плюса, синий для минуса

На концах провода обжаты клеммы для облегчения монтажа

Почему красный и синий?
«Тёплые» цвета спектра (от красного до жёлтого) принято относить к положительным (+) потенциалам, холодные (от зелёного до фиолетового) — к отрицательным.

Гаечный ключ

Он пригодится для затягивания гаек при установке вала

Сборка проста:
Устанавливаем магниты как на картинке. Входят с натягом. При желании можно зафиксировать клеем

Устанавливаем якорь в сборе:
Для этого можно выкрутить регулировочный винт или поступить проще — слегка выгнуть рамку корпуса и вставить вал
Отрегулировать фиксацию вала регулировочными винтами и законтрить гайками. Вал должен свободно вращаться и не должен болтаться


Подсоединить провода и подать питание:
Якорь повернулся примерно на 45 градусов и встал. В инструкции указано что якорь надо повернуть на 90 градусов при запуске. Но это сделать затруднительно, поскольку железо якоря притягивает к магнитам.
Поэтому делаем так: Подсоединяем батарею и дергаем якорь рукой, помогая сделать ему пол оборота.
Ура, работает!


Потребляемый ток при напряжении 3.8В (один аккумулятор 18650) 1.6-1.7 А.
Обороты: нестабильные, около 2500.
После обкатки детали приработаются, снизится ток и слегка увеличатся обороты.



Выводы:
Полезное наглядное пособие. работает. Поможет школьнику 6го класса при изучении физики, раздел электричество. Лабораторные работы.
К сожалению конструкция не позволяет применить электромотор на практике.
Можно было бы порекомендовать сделать вал длиннее, как в обычных моторах, что бы можно с него было снимать мощность будь то винтом воздушным или например через ременную передачу.
Есть небольшая вибрация при работе — сказывается балансировка якоря. Но по столу не бегает, можно внимание не обращать.
Небольшой недостаток: «стартовать» двигатель приходится вручную, поскольку всего два полюса и одна обмотка. Если бы количество обмоток было три и более, то старт происходил бы автоматически. С другой стороны усложняется конструкция якоря, хоть и не сильно. Соответственно удорожание товара. Что в приоритете — решает производитель.

Для увеличения ресурса можно было бы проточить коллектор и смазать опорные винты смазкой. Для уменьшения оборотов можно добавить витков в обмотку. При этом уменьшится потребляемый ток.

upd Позже электромотор будет отдан в в центр детского творчества. Ну а я переключусь на что нибудь другое.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +13 Добавить в избранное +45 +67
свернуть развернуть
Комментарии (48)
RSS
+
avatar
  • ABATAPA
  • 05 января 2017, 16:27
+1
Отлично. Куплю ребёнку, чёрт знает, осталось ли подобное в школах. Спасибо!
+
avatar
  • cofein
  • 05 января 2017, 16:47
+1
у меня ( заканчивал в 2011 ) не было таких. Многое как я понял, просто не показывали (а валялось во всяких кабинетах подальше от рук и глаз )
+
avatar
  • Aloha_
  • 05 января 2017, 16:52
+1
Материалы для лабораторных работ числятся на преподавателях и имеют определенный срок эксплуатации. А потом еще их списывать надо. Резюмируя — если учителю надо — он «выкатит» на столы пособия. А так, в ящике — целее будут.
+
avatar
  • ksiman
  • 05 января 2017, 16:27
+1
Чтобы двигатель нормально запускался, число ламелей коллектора должно быть не менее 3 и обмоток соответственно тоже
+
avatar
  • Aloha_
  • 05 января 2017, 16:39
+2
Все правильно. В черновике было упоминание, но почему то не сохранил. В видео на 6й минуте упоминаю про 3 полюса и автоматический старт.
Спасибо, сейчас дополню обзор.
+
avatar
  • ksiman
  • 05 января 2017, 16:52
+2
Число полюсов при этом всё равно остаётся 2 :)
3 — это число секций якоря
+
avatar
  • Aloha_
  • 05 января 2017, 16:59
+1
Ах вы ж! =) Эта досадная ошибка с моей стороны. Действительно в силу привычки называю так, хотя правильно в данном случае 2 полюса и большее количество обмоток.
+
avatar
  • ksiman
  • 05 января 2017, 17:01
+1
Назовите их секциями
+
avatar
  • Aloha_
  • 05 января 2017, 17:21
0
Сижу вот и думаю. Понятие трехполюсной ротор упоминается достаточно часто и сводится к тому же, что я и высказал. А именно соответствие количеству обмоток. При этом статор может иметь четное количество полюсов.
+
avatar
  • ksiman
  • 05 января 2017, 17:27
0
Понятие трехполюсной ротор упоминается достаточно часто
Магнитные полюса могут быть только парными (в силу фундаментальных физических законов). Вы и сами это понимаете.
Число секций, ламелей и пазов никак не связано с числом полюсов
+
avatar
  • sir0ta
  • 05 января 2017, 16:43
-13
+
avatar
  • Aloha_
  • 05 января 2017, 16:46
+4
Да ладно вам. Чего только с Китая не везут, а тут на тебе санитарные нормы и так далее.
+
avatar
  • cofein
  • 05 января 2017, 16:48
+3
Притом что продают это в магазинах с двойной наценкой и со словами — это вам не китайское Г.
+
avatar
  • sir0ta
  • 05 января 2017, 17:42
+1
В школу и образовательное учреждение ни кто не купит в здравом уме подобное без разрешающих на то документов.
+
avatar
0
Ну не знаю в каких Вы там школах и учреждениях обучались, но те школы, то училище и ВВУЗ, в котором обучался я(и продолжают обучаться), все стенды и все оборудование для наглядного изучения были сделаны на 90% руками школьников или студентов, либо самих преподавателей. Так что про разрешения не смешите, они нужны, но при нынешнем финансирование на это никто не смотрит, главное что хотя бы что-то было, а то на банальные электронные термометры для стенда денег нет купить, с заочников вытягивают.
+
avatar
  • sir0ta
  • 06 января 2017, 12:18
0
Еще раз для одаренных на всю голову — ВЫ НЕ РАБОТАЕТЕ В ЭТОЙ СФЕРЕ И НИ ЧЕГО НЕ ЗНАЕТЕ! Посему оставьте свои догадки в своей головке.
+
avatar
0
Догадки? Не особо одареный, я тебе факты говорю. То что ты где то там работаешь, где за это спрашивают, то поздравляю, ты работаешьв том месте в которое выделяют деньги. В большинстве случаев на это плевать. И с чего ты взял что тут кроме тебя никто нечего не знает? К примеру все твои проверки можно послать на три буквы сказав что эти устройства являются дополнением к курсовикам студентов и их никто не использует.
+
avatar
  • sir0ta
  • 06 января 2017, 14:03
0
Всем выделяют, просто Вы об этом не знаете.
К примеру все твои проверки можно послать на три буквы сказав что эти устройства являются дополнением к курсовикам студентов и их никто не использует.
Все это стоит на балансе, иначе оно не имеет права находится там, учебное заведение — это не склад что бы оно там лежало.
К примеру собрались мы в садик отдать игрушки, они не новые, но и не сломанные. Я все разобрал, что можно прокипятили, что нельзя так отмыли, принесли в садик и нам воспитательница сказала что нужны либо паспорта, либо какие-то чеки по которым можно идентифицировать игрушку и установить факт ее производства. Иначе она не возьмет, их заведующая тут же должна изъять. Если она этого не сделает и кто-то пострадает из-за этой игрушки, то там дело судебное и можно сесть на приличные сроки. Это уже все зависит от родителей и надзирающих органов. У нас недавно воспетка не доглядела как 2 детей опрокинули кипяток на себя. Заведующая уволилась сама, нянечке условно, воспитатель еще судится, пока домашний, но все в один голос заявляют что по итогу сядет. И в принципе с этим у нас строго. Хотя такие игрушки вполне можно сдать как в деддом, так и в школу интернат. там это принимают без разговоров, но скажем предметы обихода, те же столы могу купить или принято только если они имеют соответствующие документы.
А уж за буквы… пошлите, я посмотрю как вы потом будете работу искать если работаете в той же школе или вузе.
+
avatar
  • sir0ta
  • 05 января 2017, 17:41
+1
Вы просто не работали в этой сфере. Вот так вот санпин отправят не просто копейку срубить, а на показ дело выставить… такое начинается. Я в бюджете давно работаю, да и с частниками и с органами «власти» которых свыше стартанули сталкиваюсь часто. Так вот санпин — это минимум за что дрюкают. На моей памяти глобальное гноилово за то что софта openlicense не было в школе, а сплошь и рядом винда и офис хоть и лицензионные и все равно что все школьные программы на 100% заточены на ПО мелкомягких и под них, поставь и все. Так что зря вы так. Я помню как с биологии выносили микроскопы, у них не было от санпина разрешения на использования в общеобразовательных учреждениях. А там каждый мелкоскоп по 25 тыр по закупке стоил и их 25 штук. «Низя, изымаем, распишитесь.» Там еще и штраф на директора и юристов выписали не кислый по итогу.
+
avatar
  • Aloha_
  • 05 января 2017, 17:45
+2
Может быть. Там, куда отправится моторчик контора частная. Думаю договорятся и без нас.
+
avatar
  • sir0ta
  • 05 января 2017, 18:14
+1
Я знаю одно учреждение частное образовательное. Тоже так думали. Пожарку не прошли, санпин свет/воздух/шум не прошли. Парты и стулья не соответствуют нормам. Игровая площадка так же ни чему не соответствуют, в пластике вредные примеси. Дешевле было закрыться и слинять. Знаю на утилизацию почти лям из бюджета выделяли. Так что… Не с прлста там столько денег за те же парты просят. Что бы их продать в образовагие надо не одну тысячу заплатить кому надо.
+
avatar
0
расстрелять «кого надо»
+
avatar
  • sir0ta
  • 05 января 2017, 19:56
0
Согласен, но у этих «кому надо» власть…
+
avatar
  • cofein
  • 05 января 2017, 21:21
0
Везёт вам. У нас принимали дома которые успели плесенью покрыться.
Потом конечно была 100500 возмущений от жителей, но… всё принято, потому что строительные фирмы города — депутатские.
+
avatar
  • Shmoky
  • 06 января 2017, 01:13
+1
Пожарку не прошли, санпин свет/воздух/шум не прошли.
— добавлю — все так и есть. Только — при всем желании, СанПин выполнить невозможно в принципе.Поэтому штрафы из одного кармана бюджета кладут в другой, изображая бурную деятельность и говоря красивые слова «да вы что!!! Это же Дети, мы о них заботимся..!» Аххха…
+
avatar
0
Зря человека минусуете.
В части норм и сертификатов он прав.
В школу такое купить не разрешат.
А вот дома детям демонстрировать не только можно, но и нужно.
Неплохо бы только синхронизироваться по времени
с изучением электромагнетизма в школе,
а ведь не каждый родитель в курсе,
что там шестиклассники в школе сейчас изучают.
+
avatar
  • Stress
  • 05 января 2017, 16:46
0
Были в советских школах подобные конструкторы.
Если вал удлинить — можно не только пользовать как мотор, но и как генератор.
+
avatar
  • Aloha_
  • 05 января 2017, 16:47
0
К сожалению конструкция настолько упрощена, что снять какую либо мощность с нее маловероятно. Это же просто наглядное пособие. А если применять как двигатель — то как минимум полуфабрикат, на доработку которого уйдет пара часов.
+
avatar
  • Stress
  • 05 января 2017, 16:54
0
Согласен.
В советской динамо-машине помню тоже были обмотки толстым проводом.
Там правда была ещё повышающая ременная передача — при сильном вращении лампочку на 3.5В можно было и спалить сдуру.
Вроде такой —
+
avatar
0
Можно очень просто поднять мощность двигателя, просто придвинув магниты вплотную к коллектору. Там зависимость квадратичная, придвигаешь магниты к обмотке в 2 раза ближе, а мощность возрастает в 4-ре. На видео видно, что там у вас ещё миллиметра 4-ре места свободного остается. Можно магниты надставить и придвинуть, тогда получится и мощность для установки на этот же двигатель полезной нагрузки.
+
avatar
  • Aloha_
  • 06 января 2017, 01:53
0
А можно и магнитное поле замкнуть. Много чего можно. Убогость конструкции изначальная, на то она и демо образец.
+
avatar
0
В моей советской школе был такой конструктор и даже круче был. Здесь слишком просто собирать.
Была у меня учительница физики, которая проводила очень интересные уроки. Я реально тогда зауважал изобретателя щеток. Я бы не додумался
+
avatar
  • leonbk
  • 05 января 2017, 17:08
+2
В детстве был у меня такой конструктор, там тоже такой двигатель собирать можно было. Там много чего можно было как наглядное пособие использовать.
+
avatar
  • Lett
  • 05 января 2017, 17:56
+1
Мне кажется, в качестве наглядного пособия вот это интереснее будет.
+
avatar
  • ksiman
  • 05 января 2017, 17:58
0
С самозапуском :)
+
avatar
  • Aloha_
  • 05 января 2017, 18:03
0
Если спонсоры дадут, мне все интересно. К сожалению делать самому нет технической возможности. Хотя тут делов то разобрать старый моторчик и насадить винт.
+
avatar
  • Aleg
  • 05 января 2017, 18:10
+3
+
avatar
  • ksiman
  • 05 января 2017, 18:13
+1
Преподаватель зависнет в попытке объяснить как это работает :)
+
avatar
  • Aloha_
  • 05 января 2017, 18:14
0
Оно конечно так, но при этом мало напоминает классический электромотор. А ведь на его основе надо еще правила и законы изучать...
+
avatar
0
а теперь объясните как это работает, и как эту конструкцию связать конструкцией реального мотора.
В обозреваемом пособии как раз все понятно.

Как забавность когда понимаешь как это работает отлично, как прикол тоже отлично, но вот для обучения… сложно.
+
avatar
0
Думаю если дать 1,5В, то и ток и обороты будут приемлемыми
+
avatar
  • skif31
  • 05 января 2017, 21:56
+1
Зачем нам эти пособия? Это китайцам нужно. Пусть учатся нам технику делать. А наши дети должны уметь купить продать. Ну и юриспруденцию знать. Чтобы уметь закон обойти. Мы в демократической стране живём
+
avatar
0
Игрушка, появившаяся в продаже в 1951 году, содержала образцы изотопов урана-238, электроскоп, спинтарископ, камеру Вильсона, счётчик Гейгера и учебник по физике
+
avatar
  • ksiman
  • 05 января 2017, 22:39
0
Забыли добавить рентген-плёнку.
+
avatar
+2
Что-то из серий компьютерной игры Fallout
+
avatar
  • SEM
  • 06 января 2017, 11:15
0
В школе в кабинете физика камера Вильсона была, и мы даже с ней баловались, и треки заряженных частиц получали. Ничего сложного в ней нет, и опасного нет (если не разбивать).
А вот светящийся циферблат вертолётных часов давал вплотную ~1400 микрорентген/час (при естественном фоне 8-12) и никто его не боялся (до моих замеров).
+
avatar
  • megagad
  • 06 января 2017, 05:48
0
всегда интересно было, если оба магнита одним полюсом поставит, как себя поведёт?
+
avatar
  • Aloha_
  • 06 января 2017, 10:26
0
Никак. Потому что магнитного потока не будет.

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.