Міністерство освіти і науки України

Національний університет “Львівська політехніка”

Реферат

з предмету “Основи мікросистемної техніки”

на тему “Електродивгуни на силі Лоренца”

Виконав:

ст.гр. ПР-41

Гануляк Р.В.

Перевірив:

Івахів О.В.

Львів-2017

Вступ.

Середина XIX століття ознаменувалася особливо великими зрушеннями в науці і техніці. Відбувається науково-технічна революція, і буквально протягом одного покоління стало буденним і звичним те, що ще на початку минулого століття здавалося мрією, витвором фантазії.

Одним з найважливіших досягнень XIX століття є винахід електродвигуна. Електричні машини виробляють електричну енергію, яку зручно передавати на відстань, розподіляти між споживачами і перетворювати в інші види. Електричні машини мають високий коефіцієнт корисної дії - від 65 до 80%.

Важливість цього відкриття очевидна: електроенергія стала в наш час доступною і дешевою,завдяки своїй компактності, економічності, довговічністю, простотою управління, легкістю обслуговування, зручним мотором, він досить швидко витіснив інші види двигунів.

В даний час життя людства без електродвигуна важко уявляється. Він використовується в поїздах, тролейбусах, трамваях. На заводах і фабриках стоять потужні електричні верстати. Електром'ясорубки, кухонні комбайни, кавомолки, пилососи - все це використовується в побуті і оснащено електродвигунами.

В 1819 році Ханс Крістіан Ерстед виявив, що електричний струм створює магнітне поле навколо себе. Потім, в 1820 році, Андре-Марі Ампер показав, що паралельні дроти, по яких йде струм в одному і тому ж напрямку, притягуються один до одного. Нарешті, Жан-Батист Біо і Фелікс Савар в 1820 році відкрили закон, названий законом Біо-Савара-Лапласа, який правильно передбачав магнітне поле навколо будь-якого проводу, що перебуває під напругою.

В 1865 Джеймс Клерк Максвелл розробив рівняння Максвелла, яке пояснило та обєднало електрику та магнетизм.Практично 30 років пройшло з цього моменту як у 1892 році Хендрик Лоренц вивів закон сили магнітного поля рухомого електричного заряду з рівняння Максвелла.

Явище, яке складає основу сучасної електроенергетики, було відкрито англійським вченим лише через десять років. Воно було названо електромагнітнойіндукціей. Відзначимо, що використовуючи це відкриття, брати Пікс в 1832 році створили конструкцію першого електричного генератора з обертовими постійними магнітами і з комутатором для випрямлення струму.

Історія.

Електродвигун— електрична машина, двигун, що перетворює електричну енергію в механічну.Електродвигуни — основний вид двигунів у промисловості, на транспорті та в побуті.

В основу роботи будь-якої електричної машини покладено принцип електромагнітної індукції. Електрична машина складається з нерухомої частини - статора (для асинхронних і синхронних машин змінного струму) або індуктора (для машин постійного струму) і рухомої частини - ротора (для асинхронних і синхронних машин змінного струму) або якоря (для машин постійного струму). У ролі індуктора на малопотужних двигунах постійного струму дуже часто використовуються постійні магніти.

Початковий період розвитку електричного двигуна постійного струму бере свій початок від досвіду англійського фізика - Майкла Фарадея, який відкрив явища взаємного обертання магнітів і електричних струмів електродвигуна (1821-1834 рр.). Цей етап тісно пов'язаний зі створенням фізичних приладів для демонстрації безперервного перетворення електричної енергії в механічну (рис. 1).

Рис. 1 - Магнітоелектричний генератор Фарадея («диск Фарадея»)

Досліджуючи взаємодію провідників зі струмом і магнітів, Фарадей в 1821 встановив, що електричний струм, що проходить по провіднику, може змусити цей провідник здійснювати обертання навколо магніту або викликати обертання магніту навколо провідника. Отже, досвід Фарадея був наочною ілюстрацією принципову можливість побудови електродвигуна.

Колесо Барлоу (рис. 2) являло собою два горизонтально розташованих П-образних постійних магніту, під якими на одній осі розміщені два мідних зубчастих колеса. Коли через колеса проходив струм, вони починали обертатися в одному напрямку. При цьому вчений зауважив, що зміна полярності контактів і полюсів магнітів змінювала і напрямку обертання коліс. По суті, Барлоу винайшов перший уніполярний електродвигун.

Рис. 2 – Колесо Барлоу

Колесо Барлоу не мало практичного значення і залишається досі лабораторним демонстраційним приладом. Але його досвід дав поживу для роздумів іншим винахідникам

Моделі, створені Барлоу і Генрі, представляли собою електричні пристрої з гойдаючими або зворотно-поступальними рухами малої питомої потужності, тому не мали практичного застосування, а про серійне виробництво електромобілів навіть і мови не могло бути. Протягом деякого часу різні вчені намагалися продовжити розвивати тему двигунів гойдаючого типу, але поступово наукове товариство дійшло висновку, що більш прогресивним є схема двигуна з обертанням якоря і гойдаючі двигуни були остаточно забуті.

Таким чином, відкриття законів електродинаміки Ампером і законів електромагнітної індукції Фарадеєм не тільки спростували уявлення про відсутність зв'язку між механічними і електричними явищами природи, а й створили теоретичні передумови можливостей отримання механічної роботи за рахунок електричної енергії (електродвигун).

Далі електричний двигун виходить за стіни наукових лабораторій. Цей етап характеризується практичним напрямком конструкторів-винахідників.

Слід зазначити, що першими електродвигунами були двигуни постійного струму, так як першими були винайдені джерела постійного струму - гальванічні елементи і батареї. Перший генератор для отримання постійного струму в 1832 році виготовив Ампер разом з Пікс. Особлива конструкція двигуна була необхідною умовою для змінного струму, проте винахідники і конструктори не змогли знайти її відразу.