Průmyslové elektromotory jsou složitá technická zařízení, která přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii. Široké využití v domácích a průmyslových zařízeních poskytly designové a technologické nápady mnoha lidí. Elektromotor sestavený samouky z improvizovaných materiálů pravděpodobně nenajde stejné rozšíření jako průmyslové vzory. Jako návod, který názorně demonstruje princip fungování elektromotoru, se však docela hodí.
Princip činnosti elektromotoru
Praktická výroba vyžaduje teoretické znalosti. Fyzikální zákony říkají, že pokud je vodič s elektrickým proudem ve formě rámu umístěn v magnetickém poli, pak na něj bude působit síla, která způsobí otáčení rámu. Pokud přidáte další snímek pod úhlem nebo změníte směr proudu, bude rotace plynulá. V elektromotoru plní stator funkce vytváření magnetického pole a rotor nebo kotva nahrazuje rotační rám.
Ukázky elektromotorů vyrobených mistry-samouky
Vlastní elektromotory se vyznačují různými improvizovanými materiály používanými jako polotovary pro rotor a stator. Uvádíme některé možnosti pro takové domácí produkty.
Elektromotor plechovky Pepsi-Cola
Pro takový domácí produkt budete potřebovat následující komponenty a nástroje:
- prázdná hliníková plechovka od syceného nápoje, která bude sloužit jako základ pro rotor;
- cívka ze šicího stroje;
- měděný izolovaný drát o průměru asi 0.35 mm, délce asi 10 metrů;
- dřevěné prkno o tloušťce 10–15 mm o velikosti odpovídající velikosti plechovky Pepsi-Cola;
- 4 (čtyři) kulaté permanentní magnety ve formě tenkých desek, které vytvoří magnetické pole místo statoru;
- Kovová pletací jehla;
- dva malé dřevěné bloky o rozměrech 15 × 15 × 60 mm;
- krátká tyč ve tvaru krychle o velikosti strany 15 mm;
- měděný drát o tloušťce 1.0 mm pro vytváření kontaktů;
- pro upevnění cívky budete potřebovat samořezný šroub 3.5 × 30 mm a pro upevnění kontaktů – samořezné šrouby 2 × 15 mm (3 ks) a 3 široké podložky;
- napájení 12 V;
- tuba superlepidla;
- posuvné měřítko a ryska pro značení;
- značka pro kreslení značkovacích bodů;
- ruční elektrická vrtačka;
- multimetr pro kontrolu kontaktu;
- sada šroubováků, odizolovací nůž, kleště, boční řezačky a případně další nářadí pro instalaci elektroinstalace.
Pořadí práce
Doporučujeme provést práci v následujícím pořadí.
- Ručně opatrně naviňte měděný drát na cívku. Nezapomeňte opravit konce.
- Ve středu dřevěného prkna fixujeme navinutou cívku, která se již změnila v elektromagnet, pomocí dlouhého samořezného šroubu.
- Označíme fixem umístění permanentních magnetů, jako na obrázku:
- Na vyznačená místa nalepíme magnety, přičemž dodržujeme jejich polaritu.
- Pomocí vrtačky vyvrtáme do středu sklenice otvory pro osu (pletací jehlici).
- Do těchto otvorů nainstalujeme pletací jehlu.
- Do dřevěných tyčí 15 × 15 × 60 mm vyvrtáme z jednoho z okrajů otvor pro pletací jehlu.
- Konstrukce rotoru fixujeme dřevěnými špalíky (podpěrami) lepidlem na dřevěné desce.
- Na paprsek (osa rotoru) dodatečně nainstalujeme lištu ve tvaru krychle, přičemž její hrana se musí shodovat s osou instalace magnetů.
- Ovládací kontakty vyrábíme z měděného drátu tloušťky 1.0 mm, jehož jeden konec je upevněn na dřevěné podložce. Vzdálenost mezi kontakty je zvolena tak, že při otáčení je kostka musí uzavřít, když se dotkne okraje.
- Kontakty elektromagnetu jsou očištěny a připojeny k části kontaktů silného měděného drátu upevněného na dřevěné podložce.
Po připojení napájení 12V může motor pracovat.
Vinný korek a paprskový motor
Tato možnost je podobná té předchozí, na výrobu rotoru je použit pouze improvizovaný materiál v podobě korku od vína a místo čtyř malých magnetů dva větší s dalšími dřevěnými podpěrami pod nimi.
Výrobní proces korkového rotoru na víno je následující.
- Konce korku od vína jsou nařezány na rovné plochy.
- Uprostřed konců korku vyvrtejte otvor pro paprsek. Elektrická páska je navinutá na jednom okraji pletací jehly.
- Do konce korku jsou vloženy dva měděné dráty o tloušťce 1.0 mm a upevněny lepidlem.
- Korek je obalený tenkým měděným drátem v jednom směru, jak je znázorněno na obrázku:
- Spoje tlustých a tenkých měděných drátů jsou vyčištěny a upevněny (je lepší pájet).
Dále se proces montáže prakticky neliší od předchozí verze a získáte kutilský elektromotor s rotorem na víno.
Vždy je zajímavé pozorovat měnící se jevy, zvláště pokud se sami podílíte na vytváření těchto jevů. Nyní si sestavíme nejjednodušší (ale opravdu fungující) elektromotor sestávající ze zdroje energie, magnetu a malé cívky drátu, který si sami vyrobíme.
Existuje tajemství, díky kterému se tato sada předmětů stane elektromotorem; tajemství, které je chytré a úžasně jednoduché. Zde je to, co potřebujeme:
– 1,5V baterie nebo akumulátor.
— Držák s kontakty pro baterii.
– 1 metr drátu se smaltovanou izolací (průměr 0,8-1 mm).
– 0,3 metru holého drátu (průměr 0,8-1 mm).
Začneme navíjením cívky, části motoru, která se bude točit. Aby byla cívka dostatečně rovná a kulatá, namotáme ji na vhodný válcový rám např. na AA baterii.
Na každém konci necháme volných 5 cm drátu a natočíme 15-20 závitů na válcový rám.
Nesnažte se cívku navíjet příliš těsně a rovnoměrně, malá míra volnosti pomůže cívce lépe udržet tvar.
Nyní opatrně vyjměte cívku z rámu a snažte se zachovat výsledný tvar.
Poté volné konce drátu několikrát obtočte kolem závitů, aby zůstal zachován tvar, a ujistěte se, že nové závity vázání jsou přesně proti sobě.
Cívka by měla vypadat takto:
Nyní je čas na tajemství, funkci, díky které bude motor fungovat. Je to tajemství, protože je to nenápadný a nezřejmý trik a je velmi těžké ho zjistit, když motor běží. Dokonce i lidé, kteří toho o fungování motorů hodně vědí, mohou být překvapeni schopností motoru pracovat, dokud tuto jemnost neobjeví.
Držte cívku svisle a položte jeden z volných konců cívky na okraj stolu. Ostrým nožem odstraňte horní polovinu izolace a spodní polovinu ponechte v smaltované izolaci.
Udělejte totéž s druhým koncem cívky a ujistěte se, že holé konce drátu směřují nahoru na dva volné konce cívky.
Jaký je smysl tohoto přístupu? Cívka bude ležet na dvou držácích z holého drátu. Tyto držáky budou připevněny k různým koncům baterie tak, aby proud mohl protékat z jednoho držáku přes cívku do druhého držáku. To se však stane pouze tehdy, když jsou holé poloviny drátu spuštěny dolů a dotýkají se držáků.
Nyní musíte vytvořit podporu pro cívku. Jsou to jednoduše cívky drátu, které cívku podpírají a umožňují její otáčení. Jsou vyrobeny z holého drátu, protože kromě podpory cívky do ní musí dodávat elektrický proud.
Jednoduše omotejte každý kus holého drátu kolem malého hřebíku a máte část motoru.
Základem našeho prvního elektromotoru bude držák baterie. Bude to vhodný základ, protože s nainstalovanou baterií bude dostatečně těžká, aby se motor netřásl.
Sestavte pět kusů dohromady, jak je znázorněno na obrázku (nejprve bez magnetu). Přiložte magnet na horní část baterie a jemně zatlačte na cívku.
Pokud se to udělá správně, CÍVKA SE ZAČNE RYCHLE Otáčet! Doufáme, že stejně jako v našem experimentu budete pracovat napoprvé.
Pokud přesto motor nefunguje, pečlivě zkontrolujte všechna elektrická připojení. Otáčí se cívka volně? Je magnet dostatečně blízko (pokud ne, nainstalujte další magnety nebo odřízněte držáky drátu)?
Když se motor rozběhne, jediná věc, kterou musíte věnovat pozornost, je, aby se baterie nepřehřívala, protože proud je poměrně velký. Stačí vyjmout cívku a obvod se přeruší.
Pojďme zjistit, jak přesně funguje náš nejjednodušší elektromotor. Když drátem jakékoli cívky protéká elektrický proud, stává se cívka elektromagnetem. Elektromagnet se chová jako běžný magnet. Má severní a jižní pól a může přitahovat a odpuzovat jiné magnety.
Naše cívka se stane elektromagnetem, když se neizolovaná polovina vyčnívajícího drátu cívky dotkne neizolovaného držáku. V tomto okamžiku začne cívkou procházet proud, u cívky se objeví severní pól, který je přitahován k jižnímu pólu permanentního magnetu a jižní pól, který je od jižního pólu permanentního magnetu odpuzován.
Odstranili jsme izolaci z horní části drátu s cívkou ve svislé poloze, takže póly elektromagnetu budou směřovat doprava a doleva. A to znamená, že póly se budou pohybovat tak, aby byly ve stejné rovině jako póly ležícího magnetu a směřovaly nahoru a dolů. Proto se cívka otočí směrem k magnetu. Ale přitom se izolovaná část drátu cívky dotkne držáku, proud se přeruší a cívka už nebude elektromagnet. Setrvačností se otočí dále, znovu se dotkne neizolované části držáku a proces se bude opakovat znovu a znovu, dokud nedojde proud v bateriích.
Jak můžete přimět elektromotor, aby se točil rychleji?
Jedním ze způsobů je přidat navrch další magnet.
Zvedněte magnet, zatímco se cívka točí, a stane se jedna ze dvou věcí: buď se motor zastaví, nebo se motor bude točit rychleji. Volba jedné ze dvou možností bude záviset na tom, který pól nového magnetu bude směřovat k cívce. Jen nezapomeňte držet spodní magnet, jinak magnety k sobě skočí a zničí křehkou konstrukci!
Dalším způsobem je umístění malých skleněných korálků na osu cívky, které sníží tření cívky o držáky a také lépe vyváží elektromotor.
Existuje mnohem více způsobů, jak vylepšit tento jednoduchý design, ale dosáhli jsme hlavního cíle – sestavili jste a plně pochopili, jak funguje nejjednodušší elektromotor.
