Elektrik motorlarının çalışma prensiplerini anlıyoruz: farklı tiplerin avantajları ve dezavantajları. Elektrik motorlarının çalışma prensiplerini anlıyoruz: farklı tiplerin avantajları ve dezavantajları DC motor fiziği üzerine laboratuvar çalışması
Herhangi bir elektrik motoru, kendisine uygulanan elektriğin tüketimi nedeniyle mekanik iş yapmak üzere tasarlanmıştır ve bu, kural olarak dönme hareketine dönüştürülür. Her ne kadar teknolojide çalışan vücudun hemen öteleme hareketini yaratan modeller olsa da. Bunlara lineer motorlar denir.
Endüstriyel tesislerde elektrik motorları, teknolojik üretim sürecinde yer alan çeşitli makineleri ve mekanik cihazları çalıştırır.
İçeri Ev aletleri Elektrik motorları çamaşır makineleri, elektrikli süpürgeler, bilgisayarlar, saç kurutma makineleri, çocuk oyuncakları, saatler ve daha birçok cihazda çalışır.
Temel fiziksel süreçler ve çalışma prensibi
İçeri doğru hareket ederken elektrik ücretleri Elektrik akımı olarak adlandırılan manyetik kuvvet çizgilerinin yönelimine dik bir düzlemde yönlerini saptırma eğiliminde olan bir mekanik kuvvet her zaman vardır. Bir elektrik akımı metal bir iletkenden veya bundan yapılmış bir bobinden geçtiğinde, bu kuvvet, akım taşıyan her iletkeni ve bir bütün olarak sargının tamamını hareket ettirme/döndürme eğilimindedir.
Aşağıdaki resim içinden akımın geçtiği metal bir çerçeveyi göstermektedir. Uygulanan manyetik alan, çerçevenin her bir dalı için bir F kuvveti oluşturarak dönme hareketi yaratır.
Kapalı bir iletken devrede bir elektromotor kuvvetin yaratılmasına dayanan elektrik ve manyetik enerjinin etkileşiminin bu özelliği, herhangi bir elektrik motorunun çalışmasında rol oynar. Tasarımı şunları içerir:
elektrik akımının aktığı sargı. Karşıt sürtünme kuvvetlerini azaltmak için özel bir ankraj göbeği üzerine yerleştirilir ve dönme yataklarına sabitlenir. Bu yapıya rotor denir;
kuvvet çizgileri ile rotor sargısının dönüşlerinden geçen elektrik yüklerine nüfuz eden manyetik bir alan oluşturan bir stator;
Statoru muhafaza etmek için muhafaza. Rotor yataklarının dış bileziklerinin monte edildiği mahfazanın içine özel montaj soketleri yapılmıştır.
En basit elektrik motorunun basitleştirilmiş tasarımı aşağıdaki resimde gösterilebilir.
Rotor döndüğünde, gücü cihazın genel tasarımına, uygulanan elektrik enerjisi miktarına ve dönüşüm sırasındaki kayıplarına bağlı olan bir tork oluşturulur.
Motorun mümkün olan maksimum tork gücü, kendisine uygulanan elektrik enerjisinden her zaman daha azdır. Verimlilik faktörünün büyüklüğü ile karakterize edilir.
Elektrik motor çeşitleri
Sargılardan geçen akımın türüne göre DC veya AC motorlara ayrılırlar. Bu iki gruptan her birinin çok sayıda Farklı teknolojik süreçler kullanılarak yapılan değişiklikler.
DC motorlar
Stator manyetik alanları, kalıcı olarak monte edilmiş veya alan sargılarına sahip özel elektromıknatıslar tarafından oluşturulur. Armatür sargısı, yataklara sabitlenen ve kendi ekseni etrafında serbestçe dönebilen şafta sağlam bir şekilde monte edilmiştir.
Böyle bir motorun temel yapısı şekilde gösterilmiştir.
Ferromanyetik malzemelerden yapılmış armatür çekirdeği üzerinde, bir ucu iletken kolektör plakalarına, diğer ucu birbirine bağlanan seri bağlı iki parçadan oluşan bir sargı bulunmaktadır. İki grafit fırça, armatürün taban tabana zıt uçlarında bulunur ve komütatör plakalarının temas pedlerine doğru bastırılır.
Desenin alt fırçasına sabit bir akım kaynağının pozitif potansiyeli, üst fırçasına ise negatif potansiyel beslenir. Sargıdan akan akımın yönü noktalı kırmızı bir okla gösterilmiştir.
Akım, armatürün sol alt kısmında kuzey kutbunda bir manyetik alana ve sağ üst kısmında bir güney kutbuna (jimlet kuralı) neden olur. Bu, rotor kutuplarının benzer sabit kutuplardan itilmesine ve stator üzerindeki farklı kutuplara çekilmesine yol açar. Uygulanan kuvvet sonucunda yönü kahverengi okla gösterilen bir dönme hareketi meydana gelir.
Armatürün daha fazla dönmesiyle, atalet nedeniyle kutuplar diğer kolektör plakalarına hareket eder. İçlerindeki akımın yönü tersine değişir. Rotor daha da dönmeye devam eder.
Böyle bir toplayıcı cihazın basit tasarımı, büyük elektrik enerjisi kayıplarına yol açar. Bu tür motorlar basit cihazlarda veya çocuklara yönelik oyuncaklarda çalışır.
Üretim sürecine dahil olan DC elektrik motorları daha karmaşık bir tasarıma sahiptir:
sarım ikiye değil daha fazla parçaya bölünmüştür;
her sarım bölümü kendi direğine monte edilmiştir;
Kolektör cihazı, sarım bölümlerinin sayısına göre belirli sayıda kontak pedinden yapılmıştır.
Sonuç olarak, her bir kutbun kontak plakaları aracılığıyla fırçalara ve akım kaynağına sorunsuz bir şekilde bağlanması sağlanır ve elektrik kayıpları azalır.
Böyle bir ankrajın cihazı resimde gösterilmektedir.
sen elektrik motorları DC akımı rotorun dönüş yönünü tersine çevirebilir. Bunu yapmak için kaynaktaki polariteyi değiştirerek sargıdaki akımın hareketini tersine çevirmek yeterlidir.
AC motorlar
Sargılarında akan elektrik akımının periyodik olarak yönünü (işaretini) değiştirerek tanımlanması bakımından önceki tasarımlardan farklıdırlar. Onlara güç sağlamak için alternatif işaret jeneratörlerinden voltaj sağlanır.
Bu tür motorların statoru manyetik bir devreden yapılmıştır. İçine çerçeve (bobin) konfigürasyonlu sargı dönüşlerinin yerleştirildiği oluklara sahip ferromanyetik plakalardan yapılmıştır.
Senkron elektrik motorları
Aşağıdaki resimde gösterilmektedir tek fazlı AC motorun çalışma prensibi Rotor ve statorun elektromanyetik alanlarının senkronize dönüşü ile.
Stator manyetik devresinin taban tabana zıt uçlarındaki oluklarında, içinden alternatif akımın aktığı bir çerçeve şeklinde şematik olarak gösterilen sargı iletkenleri vardır.
Yarım dalgasının pozitif kısmının geçişine karşılık gelen zaman anını ele alalım.
Yerleşik kalıcı mıknatısa sahip bir rotor, açıkça tanımlanmış bir kuzey "N ağzı" ve güney "S ağzı" kutbuna sahip olan yatak yuvalarında serbestçe döner. Stator sargısından pozitif bir yarım dalga akım aktığında, içinde "S st" ve "N st" kutuplarına sahip bir manyetik alan oluşturulur.
Rotor ve statorun manyetik alanları arasında (kutuplar iter ve zıt kutuplar çeker gibi) etkileşim kuvvetleri ortaya çıkar ve bu kuvvetler, zıt kutuplar birbirine yakın yerleştirildiğinde elektrik motorunun armatürünü isteğe bağlı bir konumdan son konuma döndürme eğilimi gösterir. mümkün olduğu kadar birbirine göre.
Aynı durumu ele alırsak, ancak akımın ters - negatif yarım dalgasının çerçeve iletkeninden aktığı an için, armatürün dönüşü ters yönde gerçekleşecektir.
Rotora sürekli hareket kazandırmak için, statorda tek bir sargı çerçevesi değil, her birinin ayrı bir akım kaynağından beslendiği dikkate alınarak belirli sayıda sargı çerçevesi yapılır.
Üç fazlı senkron rotasyonlu AC motorun çalışma prensibi Rotor ve statorun elektromanyetik alanları aşağıdaki resimde gösterilmektedir.
Bu tasarımda, stator manyetik devresinin içine birbirine 120 derecelik açılarla kaydırılmış üç A, B ve C sargısı monte edilmiştir. A sargısı sarı renkle, B yeşil renkle ve C kırmızı renkle vurgulanır. Her sarım önceki durumda olduğu gibi aynı çerçevelerle yapılır.
Resimde her durum için akım ileri veya geri yönde yalnızca bir sargıdan geçmektedir ve bu da “+” ve “-” işaretleriyle gösterilmektedir.
A fazından ileri yönde pozitif bir yarım dalga geçtiğinde, statorun manyetik kutupları bu düzlemde oluştuğundan ve hareketli armatürü çektiğinden rotor alan ekseni yatay bir pozisyon alır. Karşıt rotor kutupları stator kutuplarına yaklaşma eğilimindedir.
Pozitif yarım dalga faz C'yi takip ettiğinde armatür saat yönünde 60 derece dönecektir. B fazına akım verildikten sonra armatürde benzer bir dönüş meydana gelecektir. Bir sonraki sargının bir sonraki fazındaki her ardışık akım akışı rotoru döndürecektir.
Her sargıya 120 derecelik bir açıyla kaydırılan üç fazlı bir ağ voltajı sağlanırsa, o zaman içlerinde alternatif akımlar dolaşacak, bu da armatürü döndürecek ve sağlanan elektromanyetik alanla senkronize dönüşünü yaratacaktır.
Aynı mekanik tasarım başarıyla kullanılmıştır. üç fazlı step motor. Sadece her sarımda kontrol yardımıyla doğru akım darbeleri yukarıda açıklanan algoritmaya göre sağlanır ve çıkarılır.
Fırlatmaları dönme hareketini başlatır ve durmaları belli bir an zaman, belirli teknolojik işlemleri gerçekleştirmek için milin dozlu dönüşünü ve programlanmış bir açıda durmasını sağlar.
Anlatılan her iki üç fazlı sistemde de armatürün dönüş yönünü değiştirmek mümkündür. Bunu yapmak için, "A" - "B" - "C" faz sırasını başka bir şeye, örneğin "A" - "C" - "B" ye değiştirmeniz yeterlidir.
Rotorun dönme hızı, T periyodunun süresine göre düzenlenir. Azaltılması, dönme hızının artmasına neden olur. Bir fazdaki akım genliğinin büyüklüğü, sargının iç direncine ve ona uygulanan voltajın değerine bağlıdır. Elektrik motorunun tork miktarını ve gücünü belirler.
Asenkron elektrik motorları
Bu motor tasarımları, daha önce tartışılan tek fazlı ve üç fazlı modellerdekiyle aynı sargılı stator manyetik devresine sahiptir. Armatür ve statorun elektromanyetik alanlarının senkronize olmayan dönüşü nedeniyle isimlerini aldılar. Bu, rotor konfigürasyonunun iyileştirilmesiyle yapıldı.
Çekirdeği oluklu elektrik sınıfı çelik plakalardan yapılmıştır. Armatürün uçlarında iletken halkalarla kapatılan alüminyum veya bakır akım iletkenleri ile donatılmıştır.
Stator sargılarına voltaj uygulandığında, rotor sargısında elektromotor kuvvet tarafından bir elektrik akımı indüklenir ve armatürün manyetik alanı oluşturulur. Bu elektromanyetik alanlar etkileşime girdiğinde motor şaftı dönmeye başlar.
Bu tasarımla rotorun hareketi ancak statorda dönen bir elektromanyetik alan oluştuktan sonra mümkün olur ve onunla asenkron çalışma modunda devam eder.
Asenkron motorların tasarımı daha basittir. Bu nedenle daha ucuzdurlar ve endüstriyel tesislerde ve ev aletlerinde yaygın olarak kullanılırlar.
Lineer motorlar
Endüstriyel mekanizmaların birçok çalışma parçası, metal işleme makinelerinin, taşıtların çalışması için gerekli olan, kazık çakarken çekiç darbeleri için gerekli olan, tek bir düzlemde ileri veya geri hareket gerçekleştirir...
Böyle bir çalışma gövdesinin dişli kutuları, bilyalı vidalar, kayış tahrikleri ve benzeri mekanik cihazlar kullanılarak döner bir elektrik motorundan hareket ettirilmesi tasarımı karmaşık hale getirir. Modern teknik çözüm Bu problem doğrusal bir elektrik motorunun çalışmasıyla ilgilidir.
Statoru ve rotoru şeritler halinde uzatılmıştır ve döner elektrik motorlarındaki gibi halkalar halinde katlanmamıştır.
Çalışma prensibi, elektromanyetik enerjinin belirli bir uzunlukta açık bir manyetik devreye sahip sabit bir statordan aktarılması nedeniyle koşucu-rotora ileri geri doğrusal hareket kazandırmaktır. İçinde, akımın dönüşümlü olarak açılmasıyla çalışan bir manyetik alan yaratılır.
Komütatör ile armatür sargısına etki eder. Böyle bir motorda ortaya çıkan kuvvetler, rotoru yalnızca kılavuz elemanlar boyunca doğrusal yönde hareket ettirir.
Doğrusal motorlar, doğru veya alternatif akımla çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve senkron veya asenkron modda çalışabilir.
Lineer motorların dezavantajları şunlardır:
teknolojinin karmaşıklığı;
yüksek fiyat;
düşük enerji seviyeleri.
1. İşin amacı: Karışık uyarımlı bir DC motorun başlangıç özelliklerini, mekanik özelliklerini ve dönüş hızını düzenleme yöntemlerini inceleyin.
Adaniye.
2.1. İle bağımsız iş:
DC motorların tasarım özelliklerini, anahtarlama devrelerini inceleyin;
Bir DC motorun mekanik özelliklerini elde etme yöntemini inceleyin;
Bir DC motorun dönüş hızını başlatma ve düzenleme özelliklerini öğrenin;
Çizmek Devre diyagramları armatür devresinin ve alan sargılarının direncini ölçmek (Şekil 6.4) ve motoru test etmek (Şekil 6.2);
Şek. 6.2 ve 6.3 bir kurulum şeması çizer;
Tablo 6.1... 6.4'ün formlarını çizin;
Test sorularına sözlü cevaplar hazırlayın.
2.2. laboratuvarda çalışmak için:
Laboratuvar kurulumuna alışın;
Tablo 6.1'e kaydedin. motor etiketi verileri;
Armatür devresinin ve alan sargılarının direncini ölçün. Verileri tablo 6.1'e kaydedin;
Devreyi kurun ve motor üzerinde bir çalışma yapın, verileri tablo 6.2, 6.3, 6.4'e yazın;
Doğal bir mekanik karakteristik n=f(M) ve hız karakteristikleri n=f(I B) ve n=f(U) oluşturun;
Araştırma sonuçlarına dayanarak sonuçlar çıkarın.
Genel bilgi.
DC motorlar, AC motorlardan (temel olarak asenkron) farklı olarak, daha yüksek bir başlangıç tork oranına ve aşırı yük kapasitesine sahiptir ve çalışan makinenin dönüş hızının düzgün bir şekilde kontrol edilmesini sağlar. Bu nedenle, zor çalıştırma koşullarına sahip makineleri ve mekanizmaları (örneğin, içten yanmalı motorlarda marş motoru olarak) ve ayrıca dönüş hızını büyük sınırlar dahilinde düzenlemenin gerekli olduğu durumlarda (makinelerin besleme mekanizmaları, çalıştırma-çalıştırma) tahrik etmek için kullanılırlar. fren standları, elektrikli araçlar).
Yapısal olarak motor, sabit bir ünite (endüktör) ve dönen bir üniteden (armatür) oluşur. Alan sargıları indüktörün manyetik çekirdeği üzerinde bulunur. Karışık uyarımlı bir motorda bunlardan iki tane vardır: Ш 1 ve Ш2 terminallerine paralel ve C1 ve C2 terminalleriyle seri (Şekil 6.2). Paralel sargı R ovsh'un direnci, motor gücüne bağlı olarak birkaç onlarca ila yüzlerce Ohm arasındadır. Çok sayıda dönüşe sahip küçük kesitli telden yapılmıştır. Seri sargının düşük bir R obc direnci vardır (genellikle birkaç Ohm'dan bir Ohm'un kesirlerine kadar), çünkü büyük kesitli telin az sayıda dönüşünden oluşur. İndüktör, sargıları doğru akımla beslendiğinde manyetik bir uyarma akısı oluşturmak için kullanılır.
Armatür sargısı manyetik devrenin oyuklarına yerleştirilerek kolektöre getirilir. Fırçalar kullanılarak I ve I 2 terminalleri doğru akım kaynağına bağlanır. Armatür sargı direnci R I küçüktür (Ohm veya bir Ohm'un kesirleri).
Bir DC motorun torku M, armatür akımı Iya'nın manyetik uyarma akısı F ile etkileşimi ile oluşturulur:
М=К × Iя × Ф, (6.1)
burada K, motor tasarımına bağlı olarak sabit bir katsayıdır.
Armatür döndüğünde, sargısı uyarma manyetik akısını geçer ve dönme frekansı n ile orantılı olarak içinde bir emf E indüklenir:
E = C × n × Ф, (6.2)
burada C, motor tasarımına bağlı olarak sabit bir katsayıdır.
Armatür devre akımı:
I I =(U–E)/(R I +R OBC)=(U–С×n ×Ф)/(R I +R OBC), (6.3)
İfade 6.1 ve 6.3'ü n'ye göre çözerek, motorun mekanik özellikleri için analitik bir ifade buluruz n=F(M). O grafik görüntüŞekil 6.1'de gösterilmiştir.
Pirinç. 6.1. Karışık uyarmalı bir DC motorun mekanik özellikleri
A noktası, n o dönüş hızında motorun rölantide çalışmasına karşılık gelir. Artan mekanik yük ile dönüş hızı azalır ve tork artar, B noktasında M H nominal değerine ulaşır. Uçak bölümünde motor aşırı yüklenmiştir. Akım Ia, nominal değeri aşar, bu da armatür ve OVS sargılarının hızlı ısınmasına ve kolektördeki kıvılcımın artmasına neden olur. Maksimum tork Mmax (C noktası), kollektörün çalışma koşulları ve motorun mekanik gücü ile sınırlıdır.
Mekanik karakteristiği tork eksenini D noktasında kesinceye kadar sürdürürsek, motor doğrudan şebekeye bağlandığında başlangıç torkunun değerini ve emk E'nin sıfır olduğunu ve endüvi devresindeki akımı formüle göre elde ederiz. 6.3, keskin bir şekilde artıyor.
Azaltmak için başlangıç akımı armatür devresine seri olarak dirençli bir başlangıç reostat Rx (Şekil 6.2) bağlanır:
Rx = U H / (1,3...2,5) ×I Ya.N. - (R I - R obc), (6.4)
burada U h, nominal ağ voltajıdır;
ben Y.N. - nominal armatür akımı.
Armatür akımının (1.3...2.5)×I Ya.N'ye düşürülmesi. yeterli başlangıç torku MP sağlar (D noktası). Motor hızlandıkça direnç Rx sıfıra indirilir ve yaklaşık olarak sabit bir MP değeri korunur (SD bölümü).
Paralel uyarma sargısının devresindeki reostat R B (Şekil 6.2), manyetik akının Ф (formül 6.1) büyüklüğünü düzenlemenizi sağlar. Motoru çalıştırmadan önce minimum armatür akımında gerekli çalıştırma torkunu elde etmek için tamamen geri çekilir.
Formül 6.3'ü kullanarak motor devrini belirliyoruz
n = (U - ben ben (R ben + R obc + Rx)) / (С Ф), (6.5)
burada R I, R obc ve C sabit miktarlardır ve U, I I ve F değiştirilebilir. Bu üç anlamına gelir olası yollar motor hız kontrolü:
Verilen voltajın değerinin değiştirilmesi;
Başlangıç reostasından farklı olarak sürekli çalışma için tasarlanmış olan ayar reostatını (Rx) kullanarak armatür akımının değerini değiştirerek;
OVSh ve OVS sargılarındaki akımla orantılı olan uyarma manyetik akı F'nin büyüklüğünü değiştirerek. Paralel sargıda reostat Rb ile ayarlanabilir. Direnç R b, gerekli hız kontrol sınırlarına bağlı olarak alınır R B = (2...5) R obsh.
Motor isim plakası, nominal şebeke geriliminde motor şaftındaki nominal güce ve R X ve R B reostatlarının çıkış dirençlerine karşılık gelen nominal dönüş hızını gösterir.
Sunum önizlemelerini kullanmak için kendiniz için bir hesap oluşturun ( hesap) Google'a gidin ve giriş yapın: https://accounts.google.com
Slayt başlıkları:
Resimlerde Amper kuvvetinin yönünü, iletkendeki akımın yönünü, manyetik alan çizgilerinin yönünü ve mıknatısın kutuplarını belirleyiniz. N S F = 0 Hatırlayalım.
Laboratuvar çalışması No. 11 Bir DC elektrik motorunun incelenmesi (bir model üzerinde). Çalışmanın amacı: Bir DC elektrik motorunun modelini yapısı ve çalışmasıyla tanımak. Aletler ve malzemeler: elektrik motoru modeli, laboratuvar kaynağı güç kaynağı, anahtar, bağlantı kabloları.
Güvenlik düzenlemeleri. Masanın üzerinde yabancı cisimler olmamalıdır. Dikkat! Elektrik! İletkenlerin yalıtımı zarar görmemelidir. Öğretmenin izni olmadan devreyi açmayın. Dönen motor parçalarına elinizle dokunmayın. Uzun tüylerin motorun dönen parçalarına sıkışmaması için temizlenmesi gerekir. İşi tamamladıktan sonra işyerini düzene koyun, devreyi açın ve sökün.
İşin sırası. 1. Elektrik motorunun modelini düşünün. Ana parçalarını Şekil 1'de belirtin. 1 2 3 Şekil 1 4 5 1 - ______________________________ 2 - ______________________________ 3 - ______________________________ 4 - ______________________________ 5 - ______________________________
2.Topla elektrik devresi bir akım kaynağından, bir elektrik motoru modelinden, her şeyi seri olarak bağlayan bir anahtardan oluşur. Devrenin diyagramını çizin.
3. Motoru döndürün. Motor çalışmıyorsa nedenlerini bulun ve ortadan kaldırın. 4. Devredeki akımın yönünü değiştirin. Elektrik motorunun hareketli kısmının dönüşünü gözlemleyin. 5. Bir sonuç çıkarın.
Edebiyat: 1. Fizik. 8. sınıf: çalışmalar. genel eğitim için kurumlar/A.V. Peryshkin - 4. baskı, tamamlandı - M.: Bustard, 2008. 2 . Fizik. 8. sınıf: çalışmalar. Genel eğitim için kurumlar / N.S. Purysheva, N.E. Vazheevskaya - 2. baskı, stereotip. - M.: Bustard, 2008. 3. Laboratuvar çalışmaları ve kontrol görevleri fizikte: 8. sınıf öğrencileri için not defteri - Saratov: Lyceum, 2009. 4. Laboratuvar çalışmaları için not defteri. Sarahman kimliği. Mozdoka, Kuzey Osetya-Alanya'daki belediye eğitim kurumu orta öğretim okulu No. 8. 5. Okulda ve evde laboratuvar çalışması: mekanik / V.F. Shilov.-M.: Eğitim, 2007. 6. Fizik problemlerinin toplanması. 7-9. Sınıflar: Genel eğitim öğrencileri için bir el kitabı. kurumlar / V.I. Ivanova.-24. baskı-M.: Eğitim, 2010.
Ön izleme:
11 numaralı laboratuvar çalışması
(modelde)
İşin amacı
Cihazlar ve malzemeler
İlerlemek.
11 numaralı laboratuvar çalışması
DC Elektrik Motorunun incelenmesi
(modelde)
İşin amacı : yapısı ve çalışmasıyla bir DC elektrik motorunun modelini tanımak.
Cihazlar ve malzemeler: elektrik motoru modeli, laboratuvar güç kaynağı, anahtar, bağlantı kabloları.
Güvenlik düzenlemeleri.
Masanın üzerinde yabancı cisimler olmamalıdır. Dikkat! Elektrik! İletkenlerin yalıtımı zarar görmemelidir. Öğretmenin izni olmadan devreyi açmayın. Dönen motor parçalarına elinizle dokunmayın.
Görevleri ve soruları uygulayın
1. Bir elektrik motorunun hareketi hangi fiziksel olguya dayanmaktadır?
2. Elektrik motorlarının termal motorlara göre avantajları nelerdir?
3. DC elektrik motorları nerede kullanılır?
İlerlemek.
1. Elektrik motorunun modelini düşünün. Ana parçalarını Şekil 1'de belirtin.
2. Her şeyi seri olarak bağlayan bir akım kaynağı, bir elektrik motoru modeli, bir anahtardan oluşan bir elektrik devresi kurun. Devrenin diyagramını çizin.
Şekil 1
Bir sonuç çıkarın.
3. Motoru döndürün. Motor çalışmıyorsa nedenlerini bulun ve ortadan kaldırın.
4. Devredeki akımın yönünü değiştirin. Elektrik motorunun hareketli kısmının dönüşünü gözlemleyin.
Şekil 1
akım"Ders yeri çalışma programı: Ders 55, “Elektromanyetik olaylar” konulu derslerden biri.
Dersin amacı: Elektrik motorunun yapısını ve çalışma prensibini açıklayınız.
Görevler:
Elektrik motorunu pratik bir yöntem kullanarak inceleyin - laboratuvar çalışması yapın.
sorunları çözmek için edinilen bilgileri standart dışı durumlarda uygulamayı öğrenmek;
Öğrencilerin düşünmesini geliştirmek için analiz, karşılaştırma ve sentez gibi zihinsel işlemleri uygulamaya devam edin.
Öğrencilerin bilişsel ilgilerini geliştirmeye devam edin.
Metodolojik amaç: sağlık tasarrufu sağlayan teknolojilerin fizik derslerinde kullanılması.
Dersteki çalışma biçimleri ve faaliyet türleri: öğrencilerin bireysel özelliklerini dikkate alarak bilginin test edilmesi; laboratuvar çalışmaları mikro gruplar (çiftler) halinde gerçekleştirilir ve öğrencilerin bilgileri eğlenceli bir şekilde güncellenir; yeni materyalin bir gösteri deneyi, hedef belirleme ve yansıtma ile konuşma şeklinde açıklanması.
Dersler sırasında
1) Ödevleri kontrol etmek.
Dersin ilk 7 dakikasında bağımsız çalışma (çok seviyeli) gerçekleştirilir.
Seviye 1.
Seviye 2.
3. seviye.
2). Yeni materyal öğrenme. (15 dakika).
Öğretmen dersin konusunu duyurur, öğrenciler bir hedef belirler.
Bilginin güncellenmesi. "Evet" ve "Hayır" oyunu
Öğretmen ifadeyi okur, öğrenciler ifadeye katılıyorlarsa ayağa kalkarlar, değilse otururlar.
Manyetik alan kalıcı mıknatıslar veya elektrik akımı tarafından üretilir.
Doğada manyetik yük yoktur.
Manyetik iğnenin güney kutbu, Dünya'nın güney coğrafi kutbunu gösterir.
Elektromıknatıs, içinde demir çekirdek bulunan bir bobindir.
Manyetik alan çizgileri soldan sağa doğru yönlendirilir.
Manyetik okların manyetik alana yerleştirildiği çizgilere manyetik çizgiler denir.
Sunum planı.
Manyetik alanın akım taşıyan bir iletken üzerindeki etkisi.
İletkenin hareket yönünün içindeki akımın yönüne ve mıknatısın kutuplarının konumuna bağımlılığı.
Basit bir komütatörlü elektrik motorunun tasarımı ve çalışması.
Bir iletkenin ve çerçevenin manyetik alanda akımla hareketi.
DC elektrik motorunun tasarımı ve çalışma prensibi.
Emniyetbrifingi.
Çalışma ders kitabının 176. sayfasındaki açıklamaya göre gerçekleştirilir.
4.Dersin son aşaması.
Görev.İki elektron ışını birbirini iter ve aynı yönde akım taşıyan iki paralel tel çeker. Neden? Bu iletkenlerin de iteceği koşulları yaratmak mümkün müdür?
Refleks.
Yeni ne öğrendin? Bu bilgiye günlük yaşamda ihtiyaç var mı?
Sorular:
Bir elektrik motorunda rotorun dönme hızını ne belirler?
Elektrik motoru nedir?
P . 61, “elektromanyetik olaylar” konulu bir bulmaca oluşturun.
Başvuru.
Seviye 1.
1. Mıknatısların zıt ve benzer kutupları nasıl etkileşir?
2. Ortaya çıkan mıknatıslardan birinin yalnızca kuzey kutbu, diğerinin yalnızca güney kutbu olacak şekilde bir mıknatısı kesmek mümkün müdür?
Seviye 2.
Pusula gövdesi neden bakır, alüminyum, plastik ve diğer malzemelerden yapılmış da demirden yapılmamıştır?
Depoda bulunan çelik raylar ve şeritler neden bir süre sonra mıknatıslanır?
3. seviye.
1. At nalı mıknatısın manyetik alanını çizin ve alan çizgilerinin yönünü belirtin.
2. Mıknatısın güney kutbuna iki pim çekilir. Serbest uçları neden birbirini itiyor?
Seviye 1.
1. Mıknatısların zıt ve benzer kutupları nasıl etkileşir?
2. Ortaya çıkan mıknatıslardan birinin yalnızca kuzey kutbu, diğerinin yalnızca güney kutbu olacak şekilde bir mıknatısı kesmek mümkün müdür?
Seviye 2.
Pusula gövdesi neden bakır, alüminyum, plastik ve diğer malzemelerden yapılmış da demirden yapılmamıştır?
Depoda bulunan çelik raylar ve şeritler neden bir süre sonra mıknatıslanır?
3. seviye.
1. At nalı mıknatısın manyetik alanını çizin ve alan çizgilerinin yönünü belirtin.
2. Mıknatısın güney kutbuna iki pim çekilir. Serbest uçları neden birbirini itiyor?
MKOU "Allakskaya Ortaokulu"
8. sınıfta “konulu açık fizik dersi” Manyetik alanın akım taşıyan bir iletken üzerindeki etkisi. Elektrik motoru. Laboratuvar çalışması No. 9 “Elektrikli DC motorun incelenmesi akım."
Hazırlayan ve yürüten: birinci kategori öğretmeni Elizaveta Aleksandrovna Taranushenko.
Elektrik motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren elektrikli bir cihazdır. Günümüzde elektrik motorları endüstride çeşitli makine ve mekanizmaları tahrik etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Yerleştikleri evde çamaşır makinesi, buzdolabı, meyve sıkacağı, mutfak robotu, vantilatör, elektrikli tıraş makinesi vb. Elektrik motorları kendisine bağlı cihaz ve mekanizmaları çalıştırır.
Bu yazımda garajda, evde veya atölyede yaygın olarak kullanılan AC elektrik motorlarının en yaygın türlerinden ve çalışma prensiplerinden bahsedeceğim.
Bir elektrik motoru nasıl çalışır?
Motor etkiye göre çalışır 1821 yılında Michael Faraday tarafından keşfedilmiştir. Etkileşimde bulunurken şunu keşfetti: elektrik akımıİletken ve mıknatısta sürekli dönme meydana gelebilir.
Düzgün bir manyetik alanda iseÇerçeveyi dikey konuma yerleştirin ve içinden akım geçirin, ardından iletkenin etrafında mıknatısların kutuplarıyla etkileşime girecek bir elektromanyetik alan oluşacaktır. Çerçeve birinden itecek ve diğerini çekecek.
Sonuç olarak çerçeve, manyetik alanın iletken üzerindeki etkisinin sıfır olacağı yatay bir konuma dönecektir. Dönüşün devam edebilmesi için belli bir açıyla başka bir çerçeve eklemek veya uygun anda çerçevedeki akımın yönünü değiştirmek gerekir.
Şekilde bu, aküden gelen kontak plakalarının bitişik olduğu iki yarım halka kullanılarak yapılmaktadır. Sonuç olarak yarım dönüşü tamamladıktan sonra polarite değişir ve dönüş devam eder.
Modern elektrik motorlarında Manyetik alan oluşturmak için kalıcı mıknatıslar yerine indüktörler veya elektromıknatıslar kullanılır. Herhangi bir motoru sökerseniz, izolasyon verniği ile kaplanmış telin sarılı dönüşlerini göreceksiniz. Bu dönüşler elektromıknatıs veya aynı zamanda alan sargısı olarak da adlandırılır.
Evde Pille çalışan çocuk oyuncaklarında kalıcı mıknatıslar kullanılmaktadır.
Diğerlerinde daha güçlü Motorlar yalnızca elektromıknatısları veya sargıları kullanır. Onlarla birlikte dönen kısma rotor, sabit kısma ise stator adı verilir.
Elektrik motor çeşitleri
Günümüzde farklı tasarım ve tiplerde oldukça fazla sayıda elektrik motoru bulunmaktadır. Ayrılabilirler güç kaynağı türüne göre:
- Alternatif akım, doğrudan şebekeden çalıştırılır.
- Doğru akım Pillerle, şarj edilebilir pillerle, güç kaynaklarıyla veya diğer doğru akım kaynaklarıyla çalışan.
Çalışma prensibine göre:
- Senkron rotor üzerinde sargıları ve bunlara elektrik akımı sağlayan bir fırça mekanizması bulunan.
- Asenkron, en basit ve en yaygın motor türüdür. Rotor üzerinde fırça veya sargı bulunmaz.
Senkron motor, kendisini döndüren manyetik alanla senkron olarak dönerken, asenkron motor, statordaki dönen manyetik alandan daha yavaş döner.
Asenkron elektrik motorunun çalışma prensibi ve tasarımı
Asenkron durumda Motorda, dönen bir manyetik alan oluşturan stator sargıları döşenir (380 Volt için bunlardan 3 adet olacaktır). Uçları bağlantı için özel bir terminal bloğuna bağlanır. Elektrik motorunun ucundaki mile monte edilen fan sayesinde sargılar soğutulur.
RotorŞaftla tek parça olan, her iki tarafı birbirine kapalı metal çubuklardan yapılmıştır, bu nedenle kısa devre olarak adlandırılır.
Bu tasarım sayesinde sık periyodik bakım ve mevcut besleme fırçalarının değiştirilmesine gerek kalmaz, güvenilirlik, dayanıklılık ve güvenilirlik kat kat artar.
Genellikle, başarısızlığın ana nedeni Asenkron bir motorun arızası, milin döndüğü yatakların aşınmasıdır.
Çalışma prensibi. Asenkron bir motorun çalışması için, rotorun statorun elektromanyetik alanından daha yavaş dönmesi gerekir, bunun sonucunda rotorda bir EMF indüklenir (bir elektrik akımı ortaya çıkar). Buradaki önemli bir durum, eğer rotor manyetik alanla aynı hızda dönseydi, elektromanyetik indüksiyon yasasına göre içinde hiçbir EMF indüklenmeyecek ve dolayısıyla dönüş olmayacaktı. Ancak gerçekte yatak sürtünmesi veya mil yükü nedeniyle rotor her zaman daha yavaş dönecektir.
Manyetik kutuplar sürekli dönüyor motor sargılarında ve rotordaki akımın yönü sürekli değişir. Örneğin zamanın bir noktasında, stator ve rotor sargılarındaki akımların yönü şematik olarak haçlar (akım bizden akar) ve noktalar (akım bize doğru) şeklinde gösterilir. Dönen manyetik alan noktalı çizgi olarak gösterilmiştir.
Örneğin, daire testere nasıl çalışır. Yüksüz olarak en yüksek hıza sahiptir. Ancak tahtayı kesmeye başladığımız anda dönüş hızı düşer ve aynı zamanda rotor elektromanyetik alana göre daha yavaş dönmeye başlar ve elektrik mühendisliği yasalarına göre daha da büyük bir EMF indüklenmeye başlar. BT. Motorun tükettiği akım artar ve tam güçte çalışmaya başlar. Mil üzerindeki yük duracak kadar büyükse, içinde indüklenen EMF'nin maksimum değeri nedeniyle sincap kafesli rotorda hasar meydana gelebilir. Bu nedenle uygun güce sahip bir motor seçmek önemlidir. Daha büyük bir tane alırsanız, enerji maliyetleri haksız olacaktır.
Rotor hızı kutup sayısına bağlıdır. 2 kutuplu olduğunda dönüş hızı, 50 Hz şebeke frekansında saniyede maksimum 3000 devire eşit olan manyetik alanın dönüş hızına eşit olacaktır. Hızı yarı yarıya azaltmak için statordaki kutup sayısını dörde çıkarmak gerekir.
Asenkron sistemin önemli bir dezavantajı Motorların özelliği, milin dönme hızını ancak elektrik akımının frekansını değiştirerek ayarlayabilmeleridir. Dolayısıyla sabit bir şaft dönüş hızına ulaşmak mümkün değildir.
AC senkron elektrik motorunun çalışma prensibi ve tasarımı
Bu tip elektrik motoru, sabit bir dönüş hızının gerekli olduğu, onu ayarlama yeteneğinin olduğu ve ayrıca 3000 rpm'den daha fazla bir dönüş hızının gerekli olduğu günlük yaşamda kullanılır (bu, asenkron olanlar için maksimumdur).
Senkron motorlar elektrikli el aletlerine, elektrikli süpürgelere, çamaşır makinelerine vb. monte edilir.
Senkron bir muhafazada AC motorda, rotor veya armatür (1) üzerine de sarılmış sargılar (şekilde 3) bulunmaktadır. Uçları, grafit fırçalar (4) kullanılarak voltajın uygulandığı kayar halkanın veya toplayıcının (5) sektörlerine lehimlenir. Ayrıca terminaller, fırçalar her zaman yalnızca bir çifte voltaj sağlayacak şekilde yerleştirilmiştir.
En yaygın arızalar komütatör motorlar şunlardır:
- Fırça aşınması veya baskı yayının zayıflaması nedeniyle zayıf temasları.
- Kolektör kirliliği. Alkol veya zımpara kağıdı ile temizleyin.
- Rulman aşınması.
Çalışma prensibi. Bir elektrik motorunda tork, armatür akımı ile alan sargısındaki manyetik akı arasındaki etkileşimin bir sonucu olarak yaratılır. Alternatif akımın yönünün değişmesiyle birlikte, mahfaza ve armatürdeki manyetik akının yönü de aynı anda değişecektir, bu nedenle dönüş her zaman bir yönde olacaktır.