Виноградов Н. В., Виноградов Ю. Н.
Как самому рассчитать и сделать
электродвигатель
*** 1974 ***
От нас: 500 радиоспектаклей (и учебники)
на SD‑карте 64(128)GB — ГДЕ?..
Baшa помощь проекту:
занести копеечку — КУДА?..
|
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3 Обозначения единиц измерения 6 Глава первая. Техника безопасности 7 1-1. Задачи техники безопасности 7 1-2. Правила безопасности при слесарных работах 8 1-3. Правила электробезопасности 8 1-4. Противопожарные мероприятия 11 Глава вторая. Коллекторные электродвигатели постоянного и переменного тока 13 2-1. Принцип действия электродвигателя постоянного тока 13 2-2. Характеристики электродвигателей 17 2-3. Потери энергии в электродвигателе и к. п. д. 20 2-4. Коллекторные электродвигатели переменного тока 22 2-5. Радиопомехи 26 2-6. Устройство коллекторных электродвигателей 26 Глава третья. Однофазные электродвигатели переменного тока 31 3-1. Трехфазный ток 31 3-2. Однофазные асинхронные электродвигатели 34 3-3. Электродвигатели с короткозамкнутым витком на полюсе 38 3-4. Электродвигатели с пусковыми обмотками 40 3-5. Электродвигатели с пусковыми сопротивлениями (резисторами) и конденсаторами 43 3-6. Схемы обмоток однофазных электродвигателей 46 3-7. Устройство асинхронных однофазных электродвигателей 52 3-8. Синхронные однофазные электродвигатели 55 3-9. Использование трехфазных асинхронных электродвигателей в качестве однофазных 58 4-1. Зачем нужны расчеты? 4-2. О расчете электродвигателей 4-3. Обмоточные провода 4-4. Таблйца намагничивания 4-5. Номинальные данные электродвигателя 4-6. Расчет электродвигателя постоянного тока 4-7. Пример расчета электродвигателя постоянного ток 4-8. Расчет коллекторного электродвигателя переменного тока 4-9. Пример расчета коллекторного электродвигателя переменного тока 4-10. Расчет асинхронного электродвигателя с коротко замкнутым витком на полюсе 4-11. Пример расчета асинхронного электродвигателя короткозамкнутым витком на полюсе 4-12. Расчет однофазного асинхронного электродвигателя с пусковой обмоткой 4-13. Пример расчета однофазного асинхронного элек тродвигателя с пусковой обмоткой 4-14. Расчет конденсаторного электродвигателя Глава пятая. Изготовление электродвигателей 103 5-1. Конструкторская и технологическая подготовка производства 103 5-2. Сердечники статора 105 5-3. Сердечники ротора и якоря 108 5-4. Коллекторы 110 5-5. Обмотка якоря коллекторного электродвигателя 113 5-6. Щетки и щеткодержатели 118 5-7. Балансироша роторов и якорей 119 5-8 Обмотки статоров 121 5-9. Подшипники 125 Глава шестая. Трансформатор для питания электродвигателей 126 6-1. Как работает трансфориатор 127 6-2. Конструкция 129 6-3. Расчеты 130 6-4. Примеры расчетов 134 6-5. Изготовление 137 6-6. Испытание 142 Глава седьмая. Электробытовые приборы 144 7-1. Соединение электродвигателей с механизмами 144 7-2. Движущиеся модели 147 7-3. Швейная машина 158 7-4. Электрофон 150 7-5. Настольный вентилятор 152 7-6. Кофемолка 153 7-7. Миксер 154 7-8. Шашлычница с вертикальными вращающимися шампурами 156 7-9. Обслуживание электродвигателей бытовых электроприборов 161 ПРЕДИСЛОВИЕ Наша молодежь активно участвует в технической самодеятельности в Домах пионеров и на станциях юных техников, проводя практические занятия по машиноведению и электротехнике по учебным программам средней школы и самостоятельно изготовляя модели в домашних условиях. Большинство действующих моделей приводится в движение электродвигателями малой мощности (микроэлектродвигателями). Выбирая тип электродвигателя, юный техник должен знать основные разновидности электродвигателей, их устройство, характеристики и области применения. Ввиду отсутствия в продаже широкого ассортимента электродвигателей часто приходится делать их самому или переделывать из других электрических машин малой мощности. Для этого необходима техническая литература. Хотя ученики старших классов имеют необходимую теоретическую подготовку для самостоятельных расчетов электродвигателей, пользоваться учебниками для высших учебных заведений и техникумов им еще трудно. Немногочисленная литература по самостоятельному изготовлению электродвигателей в виде отдельных изданий и журнальных статей обычно содержит готовые данные для изготовления одного какого-либо типа электродвигателя: приведены размеры всех его деталей и данные обмоток. Остается изготовить детали и собрать электродвигатель. В этой книге изложены принципы действия, устройство, упрощенные расчеты с числовыми примерами и советы по самостоятельному изготовлению основных типов электродвигателей малой мощности постоянного и переменного тока. Прежде чем сделать электродвигатель, юный техник должен выбрать тип; рассчитать его, продумать конструкцию и технологию изготовления. Поэтому он не просто выполняет, а создает требуемый электродвигатель. Книга предназначена не только для умелых рук,, но и для пытливого ума. В ней читатель найдет ответы на многие вопросы, которые могут у него возникнуть в области устройства и работы электродвигателей. Далее читатель узнает, что свои знания по математике и физике он может практически применить для расчета электродвигателя. Производственные навыки работы в учебных мастерских помогут ему изготовить детали и собрать электродвигатель. Отдельная глава посвящена электробытовым приборам. Эти приборы можно изготовить самим. В качестве примера приведены чертежи шашлычницы с электрическим приводом, состоящие из общего вида, отдельных составных частей и деталей, по которым можно изготовить детали, соединить составные части и собрать готовое изделие. Во многих случаях приходится использовать электродвигатели переменного тока низкого напряжения, поэтому в книге приведены расчеты, конструкция и способы изготовления понижающего трансформатора. Электродвигатели малой мощности находят применение в самых различных областях народного хозяйства. Общее их количество исчисляется десятками миллионов. С каждым годом растет как количество микроэлектродвигателей, так и число их разновидностей. Для проектирования, изготовления, монтажа такого количества электродвигателей нужна целая армия специалистов. Чтобы овладеть всеми вопросами теории и практики при-менения электродвигателей, надо уже в школьные годы их изучать, строить и применять на практике. Для этого и выпущена настоящая книга. Она должна быть доступной для школьников,, поэтому в ней упрощены методы расчетов и конструкции самодельных электродвигателей, например, рекомендуются круглые пазы статора и якоря вместо овальных, квадратная форма листов статора вместо круглой, допускается применение обычной стали для сердечников вместо специальной электротехнической и простейших изоляционных материалов. В связи с этим снижены значения допускаемых индукций и плотностей тока, поэтому самодельные электродвигатели получаются больших размеров, чем электродвигатели заводского изготовления. Данной книгой не рекомендуется пользоваться для расчетов и ремонта электродвигателей в производственных условиях. Для этого следует обратиться к специальной технической литературе: справочникам и пособиям по ремонту электрических машин, учебным пособиям но расчету и проектированию электрических машин длй высших и средних специальных учебных заведений. Книга предназначена для школьников старших классов, интересующихся электротехникой. Она может оказаться полезной при выборе профессии. Все замечания и предложения просим направлять по адресу: 113114 Москва, М-114, Шлюзовая набережная, 10, издательство «Энергия». Авторы ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 1-1. ЗАДАЧИ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ При выполнении различных производственных процессов необходимо соблюдать предосторожность, чтобы не получить повреждения и не принести вред окружающим людям и оборудованию. Правила предосторожности объединяются под общим названием техники безопасности. В различных производствах эти правила имеют свои особенности. Их надо выполнять и при работе в школьных мастерских, и при моделировании в домашних условиях. В СССР обращается большое внимание на то, чтобы во всех отраслях производства строго соблюдались правила безопасности во избежание несчастных случаев. Для этого все поступающие на заводы проходят инструктаж по технике безопасности и допускаются к работе только после того, как усвоят правила техники безопасности и ознакомятся с противопожарными мероприятиями. Для предупреждения несчастных случаев на производстве должны быть приняты следующие основные меры предосторожности: 1) вращающиеся передаточные механизмы станков должны быть ограждены специальными решетками; 2) все части машин и аппаратов, находящиеся под напряжением, должны быть защищены от случайного прикосновения к ним; 3) корпуса электрических машин, аппаратов и трансформаторов должны быть заземлены; 4) пуск в ход станков может производиться лишь работающими на них рабочими; 5) все работающие должны быть предупреждены о вредном влиянии на зрение электрической дуги при электросварке. Тиски должны находиться на определенной высоте от пола (высота зависит от роста работающего): если положить локоть на губки параллельных тисков, то концы пальцев поднятой руки должны касаться подбородка. Для предохранения работающих от отлетающих при рубке кусков металла верстаки защищают экранами из мелкой сетки или органического стекла. Следует пользоваться только исправными инструментами; молоток должен быть насажен на прочную ручку и туго на ней заклинен, чтобы он не соскакивал при работе; боек молотка изготовляется слегка выпуклым. При заточке инструментов на точильном камне необходимо пользоваться защитным стеклом или очками, чтобы предохранить глаза от летящих искр. При резке материалов на рычажных ножницах надо прижимать полосу материала прижимной планкой, а не рукой. Полотно ножовки должно быть правильно закреплено; нельзя сдувать ртом стружку с пропиленного места, так как она может попасть в глаза. Запрещается работать напильником без ручки или с треснувшей ручкой; при опиливании предметов с острыми кромками нельзя поджимать пальцы левой руки под напильник; сметать опилки надо волосяной кистью, а не рукой. Помещение, в котором производят пайку, должно иметь вытяжную вентиляцию для удаления выделяющихся при пайке газов; при пользовании электродуго-вым паяльником надо надевать очки с цветными Стеклами для предохранения глаз от светового действия электрической дуги. 1-3. ПРАВИЛА ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ Электрическая энергия используется в той или иной форме во всех отраслях народного хозяйства. Она все более внедряется в быт уже не только для освещения, но и для питания многочисленных бытовых электроприборов. Однако пользование электрическими установками требует соблюдения известных мер предосторожности, нарушение которых может привести к тяжелым последствиям и даже к смерти. Опасность заключается в прикосновении к частям электрической сети, находящимся под напряжением, так как при этом электрический ток проходит через организм человека и вызывает нарушение центральной нервной системы. Электрический ток 0,02 А вызывает конвульсивное сжатие мышц, человек уже не в состоянии оторвать руку от провода, за который он взялся. При токе 0,5 А наступает паралич дыхания и смерть. Исходя из закона Ома, ток прямо пропорционален напряжению источника и обратно пропорционален сопротивлению организма человека. Наибольшее сопротивление представляет верхний слой кожи. При увлажнении кожи потом или водой сопротивление ее резко понижается. Вот почему особенно опасно касаться мокрыми руками частей электробытовых приборов. Во избежание поражения электрическим током категорически запрещается пользовать, ся в ванных комнатах электробытовыми приборами. Наиболее часто происходит однополюсное касание электрической сети. При этом не исключена возможность, что другой провод также имеет контакт с землей и через землю образуется замкнутая цепь для электрического тока. Сопротивление этой цепи может снизиться, если человек одной рукой касается части проводки, а другой рукой, например, батареи центрального отопления или водопроводного крана или стоит на мокром полу. Коснуться одного полюса сети можно иногда совершенно неожиданно. Например, вследствие неисправности электрического утюга сйираль его имеет контакт с металлическим корпусом. Включив вилку в штепсельную розетку, мы коснулись корпуса утюга и попали под напряжение сети. Поэтому надо внимательно следить за исправностью электроприборов. Если при касании рукой корпуса прибора ощущается характерное подергивание в руке, т. е. как говорят, прибор «бьет на корпус», то надо его немедленно отремонтировать. Никогда не вытирайти мокрой тряпкой колбу и арматуру электролампы. Даже в исправной" лампе вы можете коснуться цоколя, который находится под напряжением, так как выключатель отключает только один провод от сети. Заменяя перегоревшую лампочку, надо стоять на сухой деревянной табуретке или подложить под ноги резиновый коврик. При устройстве елочного освещения тщательно изолируйте цоколи всех ламп и не ставьте елку вблизи батареи центрального отопления, так как при этом повышается опасность поражения электрическим током. При изготовлении электротехнических игрушек пользуйтесь только пониженным напряжением от батарейки или трансформатора. Не давайте детям играть такими игрушками в отсутствие взрослых. При производстве электромонтажных работ необходимо отключить данный участок электрической сети, вывернув пробки. Во избежание случайного поражения электрическим током ручки электромонтерского инструмента должны быть изолированы. Ручки отверток делают из пластмассы, а ручки пассатижей и кусачек изолируют, надевая на них резиновые или хлорвиниловые трубки. Чтобы изолировать при этом и концы ручек, надевают один общий отрезок трубки на обе ручки. Трубка должна быть достаточной длины, чтобы не мешать раскрытию губок кусачек или пассатижей. Ручки можно также изолировать синей изоляционной хлорвиниловой лентой. Однако такая изоляция электромонтажных инструментов не дает права работать в сетях под напряжением. Для проверки отсутствия напряжения в сети пользуются контрольными лампами. В последнее время все большее распространение имеют однофазные электродвигатели с пусковыми или рабочими конденсаторами, которые описаны в гл. 3. Они применяются и в некоторых бытовых приборах. При пользовании такими электродвигателями надо знать, что конденсатор после отключения сохраняет напряжение на своих зажимах в течение длительного времени. Опасность поражения электрическим током при прикосновении к заряженному конденсатору тем больше, чем выше рабочее напряжение и больше его емкость. Например, у электродвигателя напряжением 220 В при емкости рабочего конденсатора 3 мкФ напряжение на зажимах конденсатора может достигнуть 500 В. При обслуживании конденсаторных электродвигателей надо соблюдать следующие правила техники безопасности: 1) батарею конденсаторов необходимо оградить металлической сеткой от случайного прикосновения; 2) расположение батареи конденсаторов должно обеспечить удобный доступ к ним и защиту от смещений при вибрациях; 3) замену плавких вставок предохранителя следует производить только при замкнутом рубильнике в цепи отключаемого конденсатора; 4) всякий раз после выключения электродвигателя следует замыкать цепь с отключаемым конденсатором, подготовив таким образом схему к очередному пуску; 5) при производстве ремонтных работ и испытаний после каждого отключения конденсатора надо его разрядить при помощи разрядного сопротивления в виде нескольких электрических ламп, соединенных последовательно. 1-4. ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ Известно, каким стихийным бедствием является пожар. Борьба с пожарами заключается не только в том, чтобы их тушить, но и в том, чтобы предупредить их. Общие правила пожарной безопасности широко освещаются на плакатах, в кино, по радио и телевидению. Всякая электрическая сеть, если она неправильно используется, таит в себе опасность пожара. Пожар начинается с загорания изоляции проводов, которое происходит по всей длине проводки, поэтому пожар быстро распространяется, особенно в деревянных зданиях. При загорании проводки прежде всего надо прервать цепь тока. При тушении горящей электропроводки нельзя пользоваться водой, а засыпать ее сухим песком. Какие же причины могут вызвать загорание проводки? Во многих старых домах проводка была рассчитана только на освещение и поэтому выполнена проводами малого сечения. Но сейчас нет, вероятно, ни одной квартиры, где бы не было электронагревательных приборов, телевизоров, радиоприемников, холодильников и других бытовых электроприборов, поэтому электропроводка перегружается. В результате сильного нагрева изоляция проводов становится хрупкой и легко разрушается. Тог-, да может произойти соединение двух проводов, которые образуют короткое замыкание. При коротком замыкании ток в цепи возрастает во много раз, провода чрезмерно нагреваются и изоляция их загорается. Но короткие замыкания могут возникнуть не только в проводке, а во всяком неисправном электроприборе. Особенно часто повреждаются нагревательные приборы, так как контакты их при окислении перегреваются. Защитой при коротких замыканиях являются плавкие вставки в виде тонких проволочек, которые вставлены в предохранители. При возрастании тока эти вставки перегорают, цепь тока прерывается и проводка предохраняется от загорания. Перегоревшую вставку следует заменить новой на тот же ток, предварительно устранив причину короткого замыкания. Но иногда плавкие вставки заменяют пучками медной проволоки (так называемыми «жучками»). Такой «жучок» уже не защищает проводку, и при большой перегрузке или при коротком замыкании начинается пожар. Недостатком плавких предохранителей является то, что они допускают, не перегорая, перегрузку электрической сети током, который иногда в 1,5 — 2 раза превышает номинальный ток предохранителя. При такой перегрузке изоляция проводки быстро стареет, т. е. становится хрупкой и ненадежной. В последнее время в продаже появились автоматические выключатели, применяемые вместо предохранителей. Такие выключатели размыкают цепь даже при небольшом превышении тока сверх номинального. Их не надо заменять, и они являются надежными «сторожами» против всяких нарушений в сети. Если автомат отключил сеть, то для обратного включения надо нажать центральную кнопку. Перед этим отключить все приборы, включенные в сеть, которые могли бы быть причиной перегрузки и короткого замыкания. Этим же автоматом пользуются, уходя из квартиры. Для этого нажимают маленькую боковую кнопку, и вся квартирная сеть отключается. Этим предохраняют от опасности пожара в случае наличия приборов, которые забыли отключить. Но пожар может возникнуть не только при коротком замыкании. Вы включили электрический паяльник и, пока он разогревается, занялись другим делом и забыли о нем. От паяльника загорелся стол и начался пожар. От электроплитки могут вспыхнуть висящие над ней занавески. Уходя из дома, никогда не оставляйте включенными электроприборы. При пропитке в изоляционных лаках обмоток электродвигателей не забывайте, что пары лаков могут дать вспышку. Поэтому при пропитке необходима хорошая вентиляция и не допускается применение открытого огня. При запекании склеенных сердечников электродвигателей не забывайте о зажженной духовке или печи. Соблюдайте осторожность, чтобы не уронить горящие щепки или раскаленные угли на пол. При несоблюдении правил пожарной безопасности причиной пожара может быть новогодняя елка. Часто ее украшают кусками ваты, имитирующей хлопья снега. Но вата является огнеопасным материалом, она вспыхивает от малейшей искры и горит жарким пламенем. Поэтому покупные елочные украшения пропитывают специальным составом. Не украшайте елку ватой и не делайте из ваты самодельные игрушки. Не зажигайте на елке бенгальские огни, от которых могут загореться бумажные украшения. KOHEЦ ГЛАВЫ И ФPAГMEHTA КНИГИ
|
