ما اصول عملکرد موتورهای الکتریکی را درک می کنیم: مزایا و معایب انواع مختلف. آشنایی با اصول کارکرد موتورهای الکتریکی: مزایا و معایب انواع مختلف کار آزمایشگاهی مطالعه موتور الکتریکی DC

1-هدف کار:بررسی ویژگی‌های راه‌اندازی، ویژگی‌های مکانیکی و راه‌های کنترل سرعت موتور DC با تحریک مختلط.

آدانیا.

2.1. برای کار مستقل:

برای مطالعه ویژگی های طراحی، مدارهای روشن کردن موتورهای DC.

برای مطالعه روش به دست آوردن مشخصات مکانیکی یک موتور DC.

با ویژگی های راه اندازی و کنترل سرعت موتور DC آشنا شوید.

قرعه کشی نمودارهای مداربرای اندازه گیری مقاومت مدار آرمیچر و سیم پیچ های تحریک (شکل 6.4) و آزمایش موتور (شکل 6.2).

با استفاده از انجیر 6.2 و 6.3 نمودار سیم کشی را ترسیم می کنند.

رسم فرم های جداول 6.1 ... 6.4;

پاسخ شفاهی برای سوالات کنترلی آماده کنید.

2.2. برای کار در آزمایشگاه:

با تنظیمات آزمایشگاهی آشنا شوید؛

ثبت در جدول 6.1. اطلاعات گذرنامه موتور؛

مقاومت مدار آرمیچر و سیم پیچ میدان را اندازه گیری کنید. داده ها را در جدول 6.1 ثبت کنید.

مدار را جمع آوری کنید و موتور را مطالعه کنید، داده ها را در جداول 6.2، 6.3، 6.4 یادداشت کنید.

یک مشخصه مکانیکی طبیعی n=f(M) و مشخصه های سرعت n=f(I B) و n=f(U) بسازید.

از نتایج مطالعه نتیجه گیری کنید.

اطلاعات کلی.

موتورهای DC بر خلاف موتورها جریان متناوب(عمدتاً ناهمزمان) نسبت گشتاور راه اندازی و ظرفیت اضافه بار زیادی دارند و تنظیم صاف سرعت ماشین کار را فراهم می کنند. بنابراین، آنها برای به حرکت درآوردن ماشین‌ها و مکانیسم‌هایی با شرایط راه‌اندازی دشوار (به عنوان مثال، به عنوان راه‌انداز در موتورهای احتراق داخلی)، و همچنین، در صورت لزوم، برای کنترل سرعت چرخش در محدوده وسیع (مکانیسم‌های تغذیه ماشین‌ابزار، در حال اجرا) استفاده می‌شوند. پایه ترمز، وسایل نقلیه برقی).

از نظر ساختاری، موتور از یک واحد ثابت (سلف) و یک واحد دوار (آرمیچر) تشکیل شده است. سیم پیچ های تحریک روی مدار مغناطیسی سلف قرار دارند. دو مورد از آنها در یک موتور تحریک مختلط وجود دارد: موازی با پایه های Sh 1 و Sh2 و سریال با پایه های C1 و C2 (شکل 6.2). مقاومت سیم پیچ موازی R ovsh بسته به قدرت موتور از چند ده تا صد اهم است. با یک سیم مقطع کوچک با تعداد زیادی چرخش ساخته شده است. سیم پیچ سری دارای مقاومت کم R obc (معمولاً از چند اهم تا کسری از اهم) است، زیرا شامل تعداد کمی پیچ سیم با سطح مقطع بزرگ است. سلف برای ایجاد یک شار تحریک مغناطیسی زمانی که سیم پیچ های آن توسط جریان مستقیم تغذیه می شود، خدمت می کند.

سیم پیچ آرمیچر در شیارهای مدار مغناطیسی قرار می گیرد و به کلکتور آورده می شود. با کمک برس ها، نتیجه گیری آن I I و I 2 به یک منبع جریان مستقیم متصل می شود. مقاومت سیم پیچ آرمیچر R I کوچک است (اهم یا کسری از اهم).

گشتاور M یک موتور DC از برهمکنش جریان آرمیچر Ia با شار مغناطیسی تحریکی Ф ایجاد می شود:

M \u003d K × Ia × F، (6.1)

که در آن K بسته به طراحی موتور یک ضریب ثابت است.

هنگامی که آرمیچر می چرخد، سیم پیچ آن از شار مغناطیسی تحریک عبور می کند و یک EMF E در آن القا می شود که متناسب با فرکانس چرخش n است:

E \u003d C × n × F، (6.2)

که در آن C یک فاکتور ثابت بسته به طراحی موتور است.

جریان آرمیچر:

I I \u003d (U - E) / (R I + R OBC) \u003d (U - C × n × F) / (R I + R OBC)، (6.3)

با حل عبارات 6.1 و 6.3 با توجه به n، آنها یک عبارت تحلیلی برای ویژگی های مکانیکی موتور n = F (M) پیدا می کنند. او تصویر گرافیکیدر شکل 6.1 نشان داده شده است.

برنج. 6.1. مشخصات مکانیکی یک موتور DC با تحریک مخلوط

نقطه A مربوط به دور آرام موتور با سرعت چرخش n o است. با افزایش بار مکانیکی، سرعت چرخش کاهش می یابد و گشتاور افزایش می یابد و در نقطه B به مقدار اسمی M H می رسد. در قسمت BC موتور با اضافه بار کار می کند. جریان Iya از مقدار اسمی فراتر می رود که منجر به گرم شدن سریع سیم پیچ های آرمیچر و OBC می شود و جرقه روی کلکتور افزایش می یابد. حداکثر گشتاور M max (نقطه C) توسط شرایط عملکرد کلکتور و مقاومت مکانیکی موتور محدود می شود.

با ادامه مشخصه مکانیکی تا زمانی که در نقطه D با محور گشتاور تلاقی کند، مقدار گشتاور راه اندازی را زمانی که موتور مستقیماً به شبکه وصل می شود به دست می آوریم. EMF E صفر است و جریان در مدار آرمیچر مطابق با فرمول 6.3، به شدت افزایش می یابد.

برای کاهش جریان راه اندازی، یک رئوستات راه اندازی Rx (شکل 6.2) با مقاومت به صورت سری به مدار آرمیچر متصل می شود:

Rx = U H / (1.3...2.5) ×I Ya.N. - (R I - R obc)، (6.4)

جایی که U h - ولتاژ نامی شبکه؛

من یا.ن. - جریان آرمیچر نامی

کاهش جریان آرمیچر به (1.3...2.5)×I Ya.N. گشتاور اولیه کافی Mn (نقطه D) را فراهم می کند. همانطور که موتور شتاب می گیرد، مقاومت Rx به صفر کاهش می یابد و مقدار تقریبا ثابت MP (بخش SD) حفظ می شود.

رئوستات R B در مدار سیم پیچ تحریک موازی (شکل 6.2) به شما اجازه می دهد تا مقدار شار مغناطیسی Ф را تنظیم کنید (فرمول 6.1). قبل از راه اندازی موتور، آن را به طور کامل حذف می کنند تا گشتاور راه اندازی مورد نیاز در حداقل جریان آرمیچر بدست آید.

با استفاده از فرمول 6.3 دور موتور را تعیین می کنیم

n = (U - I I (R I + R obc + Rx)) / (С Ф)، (6.5)

که در آن R I، R obc و C ثابت هستند و U، I I و F را می توان تغییر داد. از این سه مورد به دست می آید راه های ممکنکنترل دور موتور:

تغییر در مقدار ولتاژ ورودی؛

با تغییر مقدار جریان آرمیچر با استفاده از رئوستات تنظیم کننده Rx، که بر خلاف شروع، برای عملکرد مداوم محاسبه می شود.

با تغییر مقدار شار مغناطیسی تحریک F، که متناسب با جریان در سیم پیچ های OVSH و OVSS است. در یک سیم پیچ موازی، می توان آن را با یک رئوستات Rb تنظیم کرد. مقاومت Rb بسته به محدودیت های کنترل سرعت مورد نیاز گرفته می شود R B =(2...5) R obsh.

صفحه امتیاز موتور نشان دهنده سرعت نامی است که با توان نامی روی شفت موتور در ولتاژ نامی شبکه و مقاومت های خروجی رئوستات های R X و R B مطابقت دارد.

موتور الکتریکی وسیله ای الکتریکی برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. امروزه موتورهای الکتریکی به طور گسترده در صنعت برای به حرکت درآوردن ماشین ها و مکانیزم های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. در خانه نصب می شوند ماشین لباسشویی، یخچال، آبمیوه گیری، غذاساز، پنکه، ریش تراش برقی و .... موتورهای الکتریکی در حرکت دستگاه ها و مکانیزم های متصل به آن.

در این مقاله، من در مورد رایج ترین انواع و اصول عملکرد موتورهای الکتریکی AC که به طور گسترده در گاراژ، خانه یا کارگاه استفاده می شود صحبت خواهم کرد.

یک موتور الکتریکی چگونه کار می کند

موتور بر اساس اثر کار می کنددر سال 1821 توسط مایکل فارادی کشف شد. او کشف کرد که هنگام تعامل جریان الکتریسیتهیک چرخش مداوم می تواند در هادی و آهنربا رخ دهد.

اگر در یک میدان مغناطیسی یکنواخت باشدقاب را در یک موقعیت عمودی قرار دهید و جریان را از آن عبور دهید، سپس یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف هادی ایجاد می شود که با قطب های آهنربا تعامل خواهد داشت. قاب از یکی دفع می شود و به دیگری جذب می شود.

در نتیجه، قاب به حالت افقی تبدیل می شود که در آن اثر میدان مغناطیسی بر روی هادی صفر خواهد بود. برای اینکه چرخش ادامه پیدا کند، باید یک فریم دیگر را با زاویه اضافه کنید یا جهت جریان در قاب را در زمان مناسب تغییر دهید.

در شکل، این کار با استفاده از دو نیمه حلقه انجام می شود که صفحات تماس باتری به آنها متصل می شوند. در نتیجه، پس از اتمام نیم چرخش، قطبیت تغییر می کند و چرخش ادامه می یابد.

در موتورهای الکتریکی مدرنبه جای آهنرباهای دائمی، از سلف یا آهنربای الکتریکی برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده می شود. اگر هر موتوری را جدا کنید، سیم پیچ های سیم پیچی را می بینید که با لاک عایق پوشانده شده اند. این چرخش ها یک آهنربای الکتریکی یا همان طور که به آنها می گویند یک سیم پیچ تحریک هستند.

در خانهآهنرباهای دائمی در اسباب بازی های کودکان با باتری استفاده می شود.

در دیگر قدرتمندترموتورها فقط از آهنرباهای الکتریکی یا سیم پیچ استفاده می کنند. قسمت دوار با آنها روتور و قسمت ثابت را استاتور می نامند.

انواع موتورهای الکتریکی

امروزه تعداد زیادی موتور الکتریکی در طرح ها و انواع مختلف وجود دارد. می توان آنها را تقسیم کرد بر اساس نوع منبع تغذیه:

جریان متناوبکار مستقیم از برق
جریان مستقیمکه با باتری ها، باتری ها، منابع تغذیه یا سایر منابع DC کار می کنند.

طبق اصل کار:

همزمانکه در آن سیم پیچی روی روتور و مکانیزم برس برای تامین جریان الکتریکی به آنها وجود دارد.
نامتقارن، ساده ترین و رایج ترین نوع موتور. آنها برس و سیم پیچ روی روتور ندارند.

یک موتور سنکرون همزمان با میدان مغناطیسی که آن را می‌چرخاند می‌چرخد، در حالی که برای یک موتور ناهمزمان، روتور کندتر از میدان مغناطیسی دوار در استاتور می‌چرخد.

اصل کار و دستگاه یک موتور الکتریکی ناهمزمان

در یک بسته ناهمزمانموتور، سیم پیچ استاتور گذاشته شده است (برای 380 ولت 3 عدد از آنها وجود خواهد داشت) که یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می کند. انتهای آنها برای اتصال به یک بلوک ترمینال ویژه بیرون آورده می شود. سیم پیچ ها به لطف یک فن نصب شده روی شفت در انتهای موتور خنک می شوند.

روتور، که با شفت یکی است از میله های فلزی که از دو طرف به هم بسته هستند ساخته شده است که به همین دلیل به آن اتصال کوتاه می گویند.
به لطف این طراحی، نیازی به تعمیر و نگهداری مکرر دوره ای و تعویض برس های تغذیه کننده جریان نیست، قابلیت اطمینان، دوام و قابلیت اطمینان بسیار افزایش می یابد.

معمولا، علت اصلی شکستموتور ناهمزمان سایش یاتاقان هایی است که شفت در آن می چرخد.

اصل عملیات.برای اینکه یک موتور ناهمزمان کار کند، لازم است که روتور کندتر از میدان الکترومغناطیسی استاتور بچرخد، در نتیجه یک EMF القا می شود (جریان الکتریکی رخ می دهد) در روتور. اینجا شرط مهماگر روتور با همان سرعت میدان مغناطیسی بچرخد، طبق قانون القای الکترومغناطیسی، هیچ الکترومغناطیسی در آن القا نمی‌شود و در نتیجه هیچ چرخشی وجود نخواهد داشت. اما در واقعیت، به دلیل اصطکاک یا بار شفت، روتور همیشه کندتر می چرخد.

قطب های مغناطیسی دائما در حال چرخش هستنددر سیم پیچ های موتور، و جهت جریان در روتور دائما در حال تغییر است. به عنوان مثال، در یک نقطه از زمان، جهت جریان در سیم پیچ های استاتور و روتور به صورت شماتیک به صورت ضربدری (جریان از ما می گذرد) و نقطه (جریان به ما) نشان داده می شود. میدان مغناطیسی دوار به صورت یک خط نقطه چین نشان داده شده است.

مثلا، اره مدور چگونه کار می کند. او بالاترین سرعت را بدون بار دارد. اما به محض شروع برش تخته، سرعت چرخش کاهش می یابد و همزمان روتور نسبت به میدان الکترومغناطیسی کندتر شروع به چرخش می کند و طبق قوانین مهندسی برق، مقدار EMF حتی بیشتر القا می شود. در آن جریان مصرفی موتور افزایش می یابد و با قدرت کامل شروع به کار می کند. اگر بار روی شفت آنقدر زیاد باشد که متوقف شود، ممکن است به دلیل حداکثر مقدار EMF القا شده در آن، به روتور قفس سنجاب آسیب وارد شود. به همین دلیل مهم است که موتوری با قدرت مناسب انتخاب کنید. اگر بیشتر مصرف کنید، هزینه های انرژی غیر قابل توجیه خواهد بود.

سرعت روتوربستگی به تعداد قطب ها دارد با 2 قطب، سرعت چرخش برابر با سرعت چرخش میدان مغناطیسی، برابر با حداکثر 3000 دور در ثانیه در فرکانس شبکه 50 هرتز خواهد بود. برای کاهش سرعت به نصف، باید تعداد قطب های استاتور را به چهار عدد افزایش دهید.

یک نقطه ضعف قابل توجه ناهمزمانموتورها این است که فقط با تغییر فرکانس جریان الکتریکی، سرعت چرخش شفت را تنظیم می کنند. و بنابراین دستیابی به سرعت شفت ثابت امکان پذیر نیست.

اصل کار و دستگاه یک موتور AC سنکرون

این نوع موتور الکتریکی در زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرد که در آن به سرعت چرخش ثابت، امکان تنظیم آن و همچنین در صورت نیاز به سرعت چرخش بیش از 3000 دور در دقیقه (این حداکثر برای ناهمزمان است) استفاده می شود.

موتورهای سنکرون در ابزار برقی، جاروبرقی، ماشین لباسشویی و ... نصب می شوند.

در مورد سنکرونسیم پیچ های موتور AC قرار دارند (3 در شکل) که روی روتور یا آرمیچر (1) نیز پیچیده شده اند. نتیجه گیری آنها به بخش های حلقه لغزش یا جمع کننده (5) لحیم می شود، که با کمک برس های گرافیتی (4) انرژی می گیرند. علاوه بر این، نتیجه گیری ها به گونه ای تنظیم شده اند که برس ها همیشه ولتاژ را فقط به یک جفت تامین کنند.

شایع ترین خرابی هاموتورهای کلکتور عبارتند از:

سایش برسیا تماس ضعیف آنها به دلیل ضعیف شدن فنر گیره.
آلودگی کلکتوریبا الکل یا سمباده صفر تمیز کنید.
سایش بلبرینگ

اصل عملیات.گشتاور در موتور الکتریکی در نتیجه برهمکنش بین جریان آرمیچر و شار مغناطیسی در سیم پیچ میدان ایجاد می شود. با تغییر جهت جریان متناوب، جهت شار مغناطیسی نیز به طور همزمان در بدنه و آرمیچر تغییر می کند که به دلیل آن چرخش همیشه در یک جهت خواهد بود.

آزمایشگاه شماره 9

موضوع. مطالعه موتور DC

هدف، واقعگرایانه: برای مطالعه دستگاه و اصل عملکرد موتور الکتریکی.

تجهیزات: مدل موتور الکتریکی، منبع جریان، رئوستات، کلید، آمپر متر، سیم های اتصال، نقشه ها، ارائه.

وظایف:

1 . با استفاده از ارائه، نقشه ها و مدل، دستگاه و اصل عملکرد موتور الکتریکی را مطالعه کنید.

2 . موتور را به منبع تغذیه وصل کنید و عملکرد آن را مشاهده کنید. اگر موتور کار نمی کند، علت را پیدا کنید، سعی کنید مشکل را برطرف کنید.

3 . دو عنصر اصلی در دستگاه موتور الکتریکی را نشان دهید.

4 . عمل یک موتور الکتریکی بر اساس کدام پدیده فیزیکی است؟

5 . جهت چرخش آرمیچر را تغییر دهید. کارهایی که باید انجام شود را بنویسید.

6. جمع آوری مدار الکتریکیبا اتصال سری یک موتور الکتریکی، یک رئوستات، یک منبع جریان، یک آمپرمتر و یک کلید. جریان را تغییر دهید و عملکرد موتور الکتریکی را مشاهده کنید. آیا سرعت چرخش آرمیچر تغییر می کند؟ نتیجه گیری را در مورد وابستگی نیروی وارد بر طرف میدان مغناطیسی روی سیم پیچ، به قدرت جریان در سیم پیچ بنویسید.

7 . موتورهای الکتریکی می توانند هر قدرتی داشته باشند، زیرا:

الف) می توانید قدرت فعلی را در سیم پیچ آرمیچر تغییر دهید.

ب) می توانید میدان مغناطیسی سلف را تغییر دهید.

پاسخ صحیح را مشخص کنید:

1) فقط A درست است. 2) فقط B صادق است. 3) هر دو A و B درست هستند. 4) A و B هر دو اشتباه هستند.

8 . مزایای موتور الکتریکی را نسبت به موتور حرارتی ذکر کنید.

کارهای آزمایشگاهی→ شماره 10

مطالعه موتور الکتریکی DC (بر روی مدل).

هدف، واقعگرایانه:در مدل این موتور با قطعات اصلی الکتروموتور DC آشنا شوید.

این شاید بی عارضه ترین کار برای کلاس هشتم باشد. شما فقط باید مدل موتور را به منبع جریان وصل کنید، ببینید چگونه کار می کند و نام قطعات اصلی موتور الکتریکی (آرمیچر، سلف، برس ها، نیم حلقه ها، سیم پیچ، شفت) را به خاطر بسپارید.

موتور برقی که معلم به شما پیشنهاد می کند ممکن است شبیه آنچه در شکل نشان داده شده باشد یا ظاهر متفاوتی داشته باشد، زیرا گزینه های زیادی برای موتورهای الکتریکی مدرسه وجود دارد. این از اهمیت اساسی برخوردار نیست، زیرا معلم احتمالاً با جزئیات توضیح می دهد و نحوه کار با مدل را نشان می دهد.

ما دلایل اصلی کار نکردن یک موتور الکتریکی که به درستی متصل شده است را فهرست می کنیم. مدار باز، عدم تماس بین برس ها و نیم حلقه ها، آسیب به سیم پیچ آرمیچر. اگر در دو مورد اول کاملاً قادر به مقابله به تنهایی هستید، در صورت شکستگی پیچ در پیچ، باید با معلم تماس بگیرید. قبل از روشن کردن موتور، مطمئن شوید که آرمیچر آن می تواند آزادانه بچرخد و هیچ چیزی با آن تداخل نداشته باشد، در غیر این صورت، هنگام روشن شدن، موتور الکتریکی یک وزوز مشخص را منتشر می کند، اما نمی چرخد.

وضعیت مسئله: کار آزمایشگاهی شماره 10. بررسی یک موتور DC الکتریکی (بر روی یک مدل).

وظیفه از
رشبنیک در فیزیک، کلاس 8، A.V. Peryshkin، N.A. Rodina
برای سال 1998
کتاب منابع آنلاین فیزیک
برای کلاس 8
کارهای آزمایشگاهی
- اتاق
10

مطالعه موتور الکتریکی DC (بر روی مدل).

هدف کار: آشنایی با جزییات اصلی الکتروموتور DC روی مدل این موتور.

نمی دانید چگونه تصمیم بگیرید؟ آیا می توانید با یک راه حل کمک کنید؟ بیا داخل و بپرس

←آزمایشگاه شماره 9. مونتاژ آهنربای الکتریکی و آزمایش عملکرد آن. آزمایشگاه شماره 11. گرفتن تصویر با لنز.-