ელექტროძრავები

ელექტროძრავები. 

რობოტის ნებისმიერი მოდელი გადაადგილებისათვის ან მანიპულატორების მოძრაობაში მოსაყვანად  იყენებს ელექტროძრავებს. ვინაიდან მოდელებში, გასაგები მიზეზების გამო,  იყენებენ ავტონომიურ კვების წყაროებს (გალვანური ელემენტების ბატარეებს, აკუმულატორებს), რომლებიც მუდმივი დენის წყაროებს წარმოადგენენ, ამიტომ გამოიყენება ძირითადად მუდმივი დენის კოლექტორიანი ძრავები.
ელექტროძრავის მუშაობის პრინციპი დამყარებულია დენიანი გამტარის მაგნიტურ ველთან ურთიერთქმედებაზე. დავიწყოთ იმით, რომ მოძრავ (აუცილებელი პირობაა) ელექტრულ მუხტზე მაგნიტური ველი მოქმედებს ძალით, რომელსაც ლორენცის ძალა ეწოდება. ნახაზზე V ვექტორით აღნიშნულია q მუხტის სიჩქარე მაგნიტურ ველში (ნახაზის ცისფრად გამოყოფილი არე) შესვლამდე. B აღნიშნავს მაგნიტური ველის ინდუქციის ვეტორს. მის მახლობლად გამოსახული წერტილი, რომელიც წრეწირით არის შემოხაზული, მიუთითებს იმაზე, რომ ინდუქციის ვექტორი ჩვენსკენ არის მიმართული. ის რომ ჩვენგან მიმართული ყოფილიყო, მაშინ აღინიშნებოდა წრეწირით შემოვლებული x -ით. აქ გამოყენებულია ანალოგია მშვილდით სატყორცნ ისართან, რომელსაც ერთ მხარეს წვეტი აქვს, ხოლო მეორე მხარეს X მაგვარი დაბოლოება. ამრიგად, ნახაზზე ნაჩვენებია შემთხვევა, როდესაც მუხტის სიჩქარე  ინდუქციის ვექტორის მართობულია.
როგორც ნახაზიდან ჩანს, მაგნიტურ ველში მოხვედრისას, სხვადასხვა ნიშნის (q>0 დადებითი და q<0 უარყოფითი)  მოძრავი მუხტები სხვადასხვა მხარეს გადაიხრებიან.  გადახრის მიმართულების განსაზღვრისათვის მოსახერხებელია ე.წ. მარცხენა ხელის წესის გამოყენება.
თუ მარცხენა ხელს ისე დავიჭერთ, რომ მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორი ხელის გულში შედიოდეს, ხოლო გაშლილი ოთხი თითი გვიჩვენებდეს დადებითი მუხტის სიჩქარის მიმართულებას, მაშინ გაშლილი ცერი გვიჩვენებს მუხტზე მოქმედი ძალის მიმართულებას.
ელექტრონის შემთხვევაში ძალის მიმართულება საპირისპიროა, რადგან ელექტრონს უარყოფითი მუხტი აქვს. ლორენცის ძალა ტოლია მუხტის, სიჩქარის მოდულისა და მაგნიტური ინდუქციის მოდულის ნამრავლისა სიჩქარის მიმართულებასა და ინდუქციის მიმართულებას შორის კუთხის სინუსზე.
მაგნიტურ ველში მოთავსებულ დენიან გამტარზე აგრეთვე მოქმედებს ძალა, რომლის მიმართულება ასევე განისაზღვრება მარცხენა ხელის წესით. თუ ხელს ისე დავიჭერთ, რომ მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორი ხელის გულში შედიოდეს, ხოლო გაშლილი ოთხი თითი გვიჩვენებდეს დენის მიმართულებას, მაშინ გაშლილი ცერი გვიჩვენებს დენიან გამტარზე მოქმედი ძალის მიმართულებას. შეგახსენებთ, რომ კვების წყაროს გარეთ დენის მიმართულებად მიღებულია მიმართულება კვების წყაროს დადებითი პოლუსიდან უარყოფითი პოლუსისაკენ, ანუ, ელექტრონების მოძრაობის მიმართულების საპირისპირო მიმართულება, ხოლო მაგნიტის გარეთ მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მიმართულებად მიჩნეულია მიმართულება ჩრდილო პოლუსიდან სამხრეთ პოლუსისაკენ. დენიან გამტარზე მაგნიტური ველის მხრიდან მოქმედი ძალა განისაზღვრება ფორმულით
სადაც l გამტარის იმ ნაწილის სიგრძეა, რომელიც მაგნიტურ ველშია მოთავსებული, I დენის ძალის მოდული, B მაგნიტური ველის ინდუქციის მოდული, a დენის მიმართულებასა და ინდუქციის ვექტორს შორის კუთხე.
სურათზე ნაჩვენებია მაგნიტის პოლუსებს შორის მოთავსებული გამტარი ჩარჩო. თუ ჩარჩოში დენს გავატარებთ, მასზე იმოქმედებს ძალთა წყვილი, რომელიც მის შემობრუნებას გამოიწვევს. ჩარჩოს ბოლოებზე დამაგრებული ლითონის ნახევარცილინდრები ისე სრიალებენ ნახშირის ელექტროდებზე, რომ ელექტრული კონტაქტი არ ირღვევა. ჩარჩოს 90 გრადუსით შემობრუნების შემდეგ, ჩარჩოს სიბრტყე ვერტიკალურ სიბრტყეში აღმოჩნდება და ძალები ერთი წრფის გასწვრივ, ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით იქნებიან მიმართულნი. თუ ჩარჩოს მასა მცირეა და მაგნიტური ველი ერთგვაროვანი (მაგნიტური ველი ერთგვაროვანია, თუ მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს ველის ყოველ წერტილში ერთი და იგივე სიდიდე და მიმართულება გააჩნია), მაშინ ამ მდგომარეობაში ჩარჩო შეწყვეტს ბრუნვას. რეალურად, ჩარჩოს და მასზე მიმაგრებულ ნახევარცილინდრებს საგრძნობი მასა გააჩნიათ და, ამიტომ ისინი ინერციით გააგრძელებენ ბრუნვით მოძრაობას. ჩარჩოში დენის მიმართულება საპირისპიროზე შეიცვლება, შეიცვლება ჩარჩოზე მოქმედი ძალების მიმართულებაც და ყველაფერი განმეორდება.  ნახაზზე ნაჩვენებ მაგნიტის პოლუსებს ისეთი ფორმა აქვთ, რომ მაგნიტური ველი მათს შორის არ არის ერთგვაროვანი – მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს ჰორიზონტისადმი დახრილი კომპონენტიც გააჩნია. ეს უზრუნველყოფს იმას, რომ დენის ჩართვისას ჩარჩო ბრუნვას დაიწყებს იმის მიუხედავად, თუ რა სიბრტყეში იმყოფებოდა იგი დენის ჩართვის მომენტში.

რეალური ძრავების კონსტრუქციები განსხვავდება ზემოთ აღწერილისაგან. პრაქტიკაში გამოიყენება რამოდენიმე, სხვადასხვა სიბრტყეში განლაგებული ჩარჩოებისაგან შემდგარი კონსტრუქციები. ამასთან, ჩარჩოები შეიცავენ არა ერთ ხვიას, არამედ მავთულის ხვიების დიდ რაოდენობას, რომლებიც დახვეულია რკინის გულარზე. ხვიების დიდი რაოდენობა განაპირობებს მაგნიტურ ველში მოთავსებული გამტარის სიგრძის ზრდას, რაც იწვევს მასზე მოქმედი ძალის ზრდას. საკონტაქტო ნახევარცილინდრების ნაცვლად გამოიყენება კონტაქტები, რომელთაც რგოლის სეგმენტის ფორმა აქვთ.

ჩარჩოსთან ერთად მბრუნავი კონტაქტებისა და ნახშირის (გრაფიტის) უძრავი კონტაქტების ერთობლიობას კოლექტორი ეწოდება. კოლექტორი ასრულებს დენის მიმართულების გადამრთველის ფუნქციას . ზოგიერთი ტიპის ელექტროძრავებში ამ ფუნქციას სპეციალური ელექტრონული ( არა მექანიკური) მოწყობილობები ასრულებენ. ასეთ ელექტროძრავებს უკოლექტორო ძრავები ეწოდებათ. ინგლისურენოვან ლიტერატურაში ნახშირის (გრაფიტის) ელექტროდებს brushes (ჯაგრისები) ეწოდება. ეს განპირობებულია იმით, რომ ადრეულ კონსტრუქციებში საიმედო ელექტრული კონტაქტის მისაღწევად ფოლადის დრეკადი მავთულებისაგან შედგენილ მოსრიალე კონტაქტებს იყენებდნენ, რომელთაც მართლაც ჯაგრისის ფორმა ჰქონდათ. ელექტროძრავის მბრუნავ ნაწილს როტორი ეწოდება, უძრავ ნაწილს – სტატორი.
ელექტროძრავები განსხვავდებიან როგორც კონსტრუქციით, ისე ელექტრომექანიკური მახასიათებლებით, როგორებიცაა ნომინალური სიმძლავრე,  ნომინალური მუშა ძაბვა, ბრუნთა რიცხვი და სხვა.
ელექტროძრავებში გამტარში დენის გატარებისას გამოყოფილი სიმძლავრე P=IV ძირითადად ხმარდება როტორის ბრუნვით მოძრაობაში მოყვანას. თუ როტორის ბრუნვას შევაფერხებთ (შევეცდებით მის გაჩერებას), მაშინ როტორის გამტარები გათბობას დაიწყებენ და მოტორი შეიძლება მწყობრიდან გამოვიდეს.

გააკეთე შენ თვითონ