Nghiên cứu mô hình động cơ điện. Chúng tôi hiểu rõ nguyên lý hoạt động của động cơ điện: ưu nhược điểm của các loại. Đặc điểm của việc sử dụng động cơ không đồng bộ trong mạch một pha
Phòng thí nghiệm số 9
Chủ thể. Nghiên cứu động cơ điện một chiều.
Mục tiêu của công việc: nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ điện.
Thiết bị: mô hình động cơ điện, nguồn dòng, biến trở, chìa khóa, ampe kế, dây nối, bản vẽ, trình bày.
NHIỆM VỤ:
1 . Nghiên cứu cấu trúc và nguyên lý hoạt động của động cơ điện bằng cách trình bày, hình vẽ và mô hình.
2 . Nối động cơ điện với nguồn điện và quan sát hoạt động của nó. Nếu động cơ không hoạt động, hãy xác định nguyên nhân và cố gắng khắc phục sự cố.
3 . Cho biết hai yếu tố chính trong thiết kế của động cơ điện.
4 . Động cơ điện hoạt động dựa trên hiện tượng vật lý nào?
5 . Thay đổi chiều quay của phần ứng. Viết ra những gì bạn cần làm để đạt được điều này.
6. Lắp ráp một mạch điện bằng cách nối nối tiếp một động cơ điện, biến trở, nguồn dòng, ampe kế và công tắc. Thay đổi dòng điện và quan sát hoạt động của động cơ điện. Tốc độ quay của phần ứng có thay đổi không? Viết kết luận về sự phụ thuộc của lực từ trường tác dụng lên cuộn dây vào cường độ dòng điện trong cuộn dây.
7 . Động cơ điện có thể có công suất bất kỳ vì:
A) bạn có thể thay đổi cường độ dòng điện trong cuộn dây phần ứng;
B) bạn có thể thay đổi từ trường của cuộn cảm.
Hãy chỉ ra câu trả lời đúng:
1) chỉ A là đúng; 2) chỉ B là đúng; 3) cả A và B đều đúng; 4) cả A và B đều sai.
8 . Nêu ưu điểm của động cơ điện so với động cơ nhiệt.
Bất kỳ động cơ điện nào cũng được thiết kế để thực hiện công cơ học do lượng điện tiêu thụ tác dụng lên nó, thường được chuyển đổi thành chuyển động quay. Mặc dù trong công nghệ có những mô hình ngay lập tức tạo ra chuyển động tịnh tiến của cơ thể làm việc. Chúng được gọi là động cơ tuyến tính.
Trong lắp đặt công nghiệp, động cơ điện điều khiển nhiều loại máy móc và thiết bị cơ khí khác nhau tham gia vào quá trình sản xuất công nghệ.
Bên trong các thiết bị gia dụng, động cơ điện hoạt động trong máy giặt, máy hút bụi, máy tính, máy sấy tóc, đồ chơi trẻ em, đồng hồ và nhiều thiết bị khác.
Các quá trình vật lý cơ bản và nguyên lý hoạt động
Các điện tích chuyển động bên trong gọi là dòng điện luôn chịu tác dụng của một lực cơ học có xu hướng làm lệch phương của chúng trong một mặt phẳng nằm vuông góc với phương của các đường sức từ. Khi một dòng điện đi qua một dây dẫn kim loại hoặc một cuộn dây làm từ nó, lực này có xu hướng di chuyển/làm quay từng dây dẫn mang dòng điện và toàn bộ cuộn dây.
Hình ảnh dưới đây cho thấy một khung kim loại có dòng điện chạy qua. Từ trường tác dụng lên nó tạo ra một lực F tác dụng lên mỗi nhánh của khung, tạo ra chuyển động quay.
Tính chất tương tác giữa năng lượng điện và từ dựa trên việc tạo ra lực điện động trong mạch dẫn kín có liên quan đến hoạt động của bất kỳ động cơ điện nào. Thiết kế của nó bao gồm:
cuộn dây có dòng điện chạy qua. Nó được đặt trên một lõi neo đặc biệt và được cố định trong các ổ trục quay để giảm phản lực của lực ma sát. Cấu trúc này được gọi là rôto;
một stato tạo ra một từ trường, với các đường sức của nó xuyên qua các điện tích đi qua các vòng dây của rôto;
vỏ để chứa stato. Các ổ cắm đặc biệt được chế tạo bên trong vỏ, bên trong gắn các vòng ngoài của ổ trục rôto.
Một thiết kế đơn giản của động cơ điện đơn giản nhất có thể được biểu diễn bằng hình sau.
Khi rôto quay, một mô-men xoắn được tạo ra, công suất của mô-men xoắn này phụ thuộc vào thiết kế chung của thiết bị, lượng năng lượng điện ứng dụng và tổn thất của nó trong quá trình biến đổi.
Công suất mô-men xoắn cực đại có thể có của động cơ luôn nhỏ hơn năng lượng điện cung cấp cho nó. Nó được đặc trưng bởi độ lớn của yếu tố hiệu quả.
Các loại động cơ điện
Dựa vào loại dòng điện chạy qua cuộn dây, chúng được chia thành động cơ DC hoặc AC. Mỗi nhóm trong số hai nhóm này có một số lượng lớn các sửa đổi sử dụng các quy trình công nghệ khác nhau.
Động cơ DC
Từ trường stato của chúng được tạo ra bằng các nam châm điện gắn cố định hoặc đặc biệt có cuộn dây kích từ. Cuộn dây phần ứng được gắn chắc chắn vào trục, được cố định trong các ổ trục và có thể quay tự do quanh trục của chính nó.
Cấu trúc cơ bản của một động cơ như vậy được thể hiện trong hình.
Trên lõi phần ứng làm bằng vật liệu sắt từ có một cuộn dây gồm hai phần mắc nối tiếp, một đầu được nối với các tấm thu dẫn điện, đầu còn lại được nối với nhau. Hai chổi than chì được đặt ở hai đầu đối diện theo đường kính của phần ứng và được ép vào các miếng tiếp xúc của các tấm cổ góp.
Bàn chải phía dưới của mẫu được cung cấp điện thế dương của nguồn dòng không đổi và bàn chải phía trên được cung cấp điện thế âm. Hướng dòng điện chạy qua cuộn dây được thể hiện bằng mũi tên chấm màu đỏ.
Dòng điện tạo ra một từ trường ở cực bắc ở phần dưới bên trái của phần ứng và cực nam ở phía trên bên phải (quy tắc gimlet). Điều này dẫn đến lực đẩy của các cực rôto từ các cực tĩnh cùng tên và lực hút đến các cực khác nhau trên stato. Do lực tác dụng, một chuyển động quay xảy ra, hướng của chuyển động này được biểu thị bằng mũi tên màu nâu.
Với vòng quay tiếp theo của phần ứng, theo quán tính, các cực sẽ di chuyển sang các tấm thu khác. Hướng của dòng điện trong chúng thay đổi ngược lại. Rôto tiếp tục quay thêm.
Thiết kế đơn giản của thiết bị thu gom như vậy dẫn đến tổn thất lớn về năng lượng điện. Những động cơ như vậy hoạt động trong các thiết bị đơn giản hoặc đồ chơi dành cho trẻ em.
Động cơ điện một chiều tham gia vào quá trình sản xuất có thiết kế phức tạp hơn:
cuộn dây không được chia thành hai mà thành nhiều phần hơn;
mỗi phần cuộn dây được gắn trên cột riêng của nó;
Thiết bị thu gom được làm từ một số miếng tiếp xúc nhất định tùy theo số phần cuộn dây.
Kết quả là tạo ra sự kết nối trơn tru giữa mỗi cực thông qua các tấm tiếp xúc của nó với chổi than và nguồn điện, đồng thời giảm tổn thất điện năng.
Thiết bị của một mỏ neo như vậy được hiển thị trong hình.
Đối với động cơ điện một chiều, chiều quay của rôto có thể đảo ngược. Để làm được điều này, chỉ cần đảo ngược chuyển động của dòng điện trong cuộn dây bằng cách thay đổi cực tính ở nguồn là đủ.
Động cơ AC
Chúng khác với các thiết kế trước đó ở chỗ dòng điện chạy trong cuộn dây của chúng được mô tả bằng cách thay đổi hướng (dấu) một cách tuần hoàn. Để cấp nguồn cho chúng, điện áp được cung cấp từ các máy phát điện xoay chiều.
Stator của động cơ như vậy được làm bằng mạch từ. Nó được làm bằng các tấm sắt từ có các rãnh để cuộn dây quay với cấu hình khung (cuộn dây).
Động cơ điện đồng bộ
Hình ảnh dưới đây cho thấy nguyên lý làm việc của động cơ xoay chiều một pha với sự quay đồng bộ của trường điện từ của rôto và stato.
Trong các rãnh của mạch từ stato ở hai đầu đối diện theo đường kính có các dây dẫn cuộn dây, được thể hiện dưới dạng sơ đồ dưới dạng khung mà dòng điện xoay chiều chạy qua.
Chúng ta hãy xem xét trường hợp thời điểm tương ứng với sự đi qua phần dương của nửa sóng của nó.
Một rôto có nam châm vĩnh cửu tích hợp quay tự do trong các vòng bi, có cực “N miệng” phía bắc và cực “Miệng S” phía nam được xác định rõ ràng. Khi một nửa sóng dương chạy qua cuộn dây stato, một từ trường có các cực “S st” và “N st” sẽ được tạo ra trong đó.
Lực tương tác phát sinh giữa từ trường của rôto và stato (cực cùng loại thì đẩy, cực đối diện thì hút), lực này có xu hướng làm quay phần ứng của động cơ điện từ vị trí tùy ý đến vị trí cuối cùng khi các cực đối diện nằm càng gần nhau. càng tốt so với nhau.
Nếu chúng ta xem xét trường hợp tương tự, nhưng tại thời điểm khi dòng điện nửa sóng ngược - âm chạy qua dây dẫn khung, thì sự quay của phần ứng sẽ xảy ra theo hướng ngược lại.
Để truyền chuyển động liên tục đến rôto, không phải một khung cuộn dây được chế tạo trong stato mà là một số khung nhất định, có tính đến việc mỗi khung được cấp nguồn từ một nguồn dòng riêng biệt.
Nguyên lý hoạt động của động cơ xoay chiều đồng bộ ba pha Trường điện từ của rôto và stato được thể hiện trong hình sau.
Trong thiết kế này, ba cuộn dây A, B và C được lắp bên trong mạch từ của stato, lệch nhau một góc 120 độ. Cuộn dây A được đánh dấu màu vàng, B màu xanh lá cây và C màu đỏ. Mỗi cuộn dây được làm bằng các khung giống như trong trường hợp trước.
Trong hình, trong mỗi trường hợp, dòng điện chỉ đi qua một cuộn dây theo chiều thuận hoặc ngược, được biểu thị bằng dấu “+” và “-”.
Khi nửa sóng dương đi qua pha A theo hướng thuận, trục từ trường rôto chiếm vị trí nằm ngang vì các cực từ của stato hình thành trong mặt phẳng này và hút phần ứng chuyển động. Các cực đối diện của rôto có xu hướng tiến lại gần các cực của stato.
Khi nửa sóng dương theo pha C thì phần ứng sẽ quay 60 độ theo chiều kim đồng hồ. Sau khi cấp dòng điện cho pha B, sự quay tương tự của phần ứng sẽ xảy ra. Mỗi dòng điện liên tiếp ở pha tiếp theo của cuộn dây tiếp theo sẽ làm quay rôto.
Nếu điện áp mạng ba pha được dịch chuyển một góc 120 độ được cung cấp cho mỗi cuộn dây, thì dòng điện xoay chiều sẽ chạy trong chúng, dòng điện này sẽ làm quay phần ứng và tạo ra chuyển động quay đồng bộ của nó với trường điện từ được cung cấp.
Thiết kế cơ khí tương tự đã được sử dụng thành công trong động cơ bước ba pha. Chỉ trong mỗi cuộn dây, với sự trợ giúp của bộ điều khiển, các xung dòng điện một chiều mới được cung cấp và loại bỏ theo thuật toán được mô tả ở trên.
Sự khởi đầu của chúng bắt đầu một chuyển động quay và việc dừng tại một thời điểm nhất định đảm bảo một vòng quay định lượng của trục và dừng ở một góc được lập trình để thực hiện các hoạt động công nghệ nhất định.
Trong cả hai hệ thống ba pha được mô tả, có thể thay đổi chiều quay của phần ứng. Để làm điều này, bạn chỉ cần thay đổi trình tự pha “A” - “B” - “C” thành một thứ khác, ví dụ: “A” - “C” - “B”.
Tốc độ quay của rôto được điều chỉnh bởi khoảng thời gian T. Sự giảm tốc độ của nó dẫn đến gia tốc quay. Độ lớn của biên độ dòng điện trong một pha phụ thuộc vào điện trở trong của cuộn dây và giá trị điện áp đặt vào nó. Nó xác định lượng mô-men xoắn và công suất của động cơ điện.
Động cơ điện không đồng bộ
Những thiết kế động cơ này có cùng mạch từ stato với các cuộn dây như trong các mô hình một pha và ba pha đã thảo luận trước đó. Chúng có tên do sự quay không đồng bộ của trường điện từ của phần ứng và stato. Điều này được thực hiện bằng cách cải thiện cấu hình rôto.
Lõi của nó được làm bằng các tấm thép cấp điện có rãnh. Chúng được trang bị dây dẫn dòng bằng nhôm hoặc đồng, được đóng ở hai đầu của phần ứng bằng các vòng dẫn điện.
Khi đặt điện áp vào cuộn dây stato, một dòng điện được tạo ra trong cuộn dây rôto bởi một suất điện động và từ trường của phần ứng được tạo ra. Khi các trường điện từ này tương tác, trục động cơ bắt đầu quay.
Với thiết kế này, chuyển động của rôto chỉ có thể thực hiện được sau khi xuất hiện trường điện từ quay trong stato và nó tiếp tục ở chế độ hoạt động không đồng bộ với nó.
Động cơ không đồng bộ có thiết kế đơn giản hơn. Vì vậy, chúng rẻ hơn và được sử dụng rộng rãi trong lắp đặt công nghiệp và thiết bị gia dụng.
Động cơ tuyến tính
Nhiều bộ phận làm việc của cơ cấu công nghiệp thực hiện chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động tịnh tiến trong một mặt phẳng, cần thiết cho hoạt động của máy gia công kim loại, xe cộ, búa đóng khi đóng cọc...
Việc di chuyển bộ phận làm việc như vậy bằng hộp số, vít bi, bộ truyền động dây đai và các thiết bị cơ khí tương tự từ động cơ điện quay sẽ làm phức tạp việc thiết kế. Một giải pháp kỹ thuật hiện đại cho vấn đề này là vận hành động cơ điện tuyến tính.
Stator và rôto của nó được kéo dài dưới dạng dải chứ không được gấp lại thành các vòng giống như động cơ điện quay.
Nguyên lý hoạt động là truyền chuyển động tuyến tính qua lại cho rôto dẫn động do sự truyền năng lượng điện từ từ stato đứng yên có mạch từ hở có chiều dài nhất định. Bên trong nó, bằng cách bật dòng điện luân phiên, một từ trường đang chạy sẽ được tạo ra.
Nó tác động lên cuộn dây phần ứng với cổ góp. Các lực phát sinh trong động cơ như vậy chỉ làm rôto di chuyển theo hướng tuyến tính dọc theo các bộ phận dẫn hướng.
Động cơ tuyến tính được thiết kế để hoạt động bằng dòng điện một chiều hoặc xoay chiều và có thể hoạt động ở chế độ đồng bộ hoặc không đồng bộ.
Nhược điểm của động cơ tuyến tính là:
sự phức tạp của công nghệ;
giá cao;
mức năng lượng thấp.
Động cơ điện là thiết bị trong đó năng lượng điện được chuyển đổi thành năng lượng cơ học. Nguyên lý hoạt động của chúng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
Tuy nhiên, cách từ trường tương tác, khiến rôto động cơ quay, khác nhau đáng kể tùy thuộc vào loại điện áp nguồn - xoay chiều hay một chiều.
Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều dựa trên tác dụng đẩy các cực cùng dấu của nam châm vĩnh cửu và lực hút các cực khác dấu. Ưu tiên phát minh của nó thuộc về kỹ sư người Nga B. S. Jacobi. Mô hình công nghiệp đầu tiên của động cơ DC được tạo ra vào năm 1838. Kể từ đó, thiết kế của nó không trải qua những thay đổi cơ bản.
Trong động cơ DC công suất thấp, một trong các nam châm tồn tại về mặt vật lý. Nó được gắn trực tiếp vào thân máy. Thứ hai được tạo ra trong cuộn dây phần ứng sau khi kết nối nguồn dòng điện một chiều với nó. Với mục đích này, một thiết bị đặc biệt được sử dụng - bộ chuyển mạch cổ góp. Bản thân bộ thu là một vòng dẫn điện được gắn vào trục động cơ. Các đầu của cuộn dây phần ứng được nối với nó.
Để xảy ra mô men xoắn, các cực của nam châm vĩnh cửu của phần ứng phải được hoán đổi liên tục. Điều này sẽ xảy ra vào thời điểm cực đi qua cái gọi là điểm trung hòa từ tính. Về mặt cấu trúc, vấn đề này được giải quyết bằng cách chia vòng thu thành các phần cách nhau bằng các tấm điện môi. Các đầu của cuộn dây phần ứng được nối luân phiên với chúng.
Để kết nối bộ thu với nguồn điện, người ta sử dụng cái gọi là chổi - thanh than chì có độ dẫn điện cao và hệ số ma sát trượt thấp.Các cuộn dây phần ứng không được nối với mạng cung cấp mà được nối với biến trở khởi động thông qua cụm cổ góp-chổi than. Quá trình bật một động cơ như vậy bao gồm việc kết nối với mạng cung cấp và giảm dần điện trở hoạt động trong mạch phần ứng về 0. Động cơ điện hoạt động êm ái và không bị quá tải.
Đặc điểm của việc sử dụng động cơ không đồng bộ trong mạch một pha
Mặc dù thực tế là từ trường quay của stato dễ dàng thu được nhất từ điện áp ba pha, nguyên lý hoạt động của động cơ điện không đồng bộ cho phép nó hoạt động từ mạng gia đình một pha nếu một số thay đổi được thực hiện trong thiết kế của chúng.
Để làm được điều này, stato phải có hai cuộn dây, một trong số đó là cuộn dây “khởi động”. Dòng điện trong nó lệch pha 90° do có tải phản kháng trong mạch. Thường xuyên nhất cho việc này
Sự đồng bộ gần như hoàn toàn của từ trường cho phép động cơ đạt được tốc độ ngay cả khi có tải trọng đáng kể lên trục, đây là điều cần thiết cho hoạt động của máy khoan, búa quay, máy hút bụi, máy mài hoặc máy đánh bóng sàn.
Nếu một bộ điều chỉnh được đưa vào mạch cung cấp của động cơ như vậy thì tần số quay của nó có thể được thay đổi một cách trơn tru. Nhưng hướng, khi được cấp nguồn từ mạch điện xoay chiều, không bao giờ có thể thay đổi được.
Động cơ điện như vậy có khả năng phát triển tốc độ rất cao, nhỏ gọn và có mô-men xoắn lớn hơn. Tuy nhiên, sự hiện diện của cụm cổ góp-chổi than làm giảm tuổi thọ sử dụng của chúng - chổi than chì bị mòn khá nhanh ở tốc độ cao, đặc biệt nếu cổ góp bị hư hỏng cơ học.Động cơ điện có hiệu suất cao nhất (hơn 80%) trong số tất cả các thiết bị do con người tạo ra. Phát minh của họ vào cuối thế kỷ 19 có thể được coi là một bước nhảy vọt về chất của nền văn minh, bởi vì không có họ thì không thể tưởng tượng được cuộc sống của một xã hội hiện đại dựa trên công nghệ cao, và một thứ gì đó hiệu quả hơn vẫn chưa được phát minh ra.
Nguyên lý hoạt động đồng bộ của động cơ điện trên video
1. Mục đích công việc: Nghiên cứu đặc điểm khởi động, đặc tính cơ và phương pháp điều chỉnh tốc độ quay của động cơ một chiều có kích thích hỗn hợp.
Adaniye.
2.1. làm việc độc lập:
Nghiên cứu đặc điểm thiết kế, mạch chuyển mạch của động cơ DC;
Nghiên cứu phương pháp thu được đặc tính cơ của động cơ một chiều;
Làm quen với các tính năng khởi động và điều chỉnh tốc độ quay của động cơ DC;
Vẽ sơ đồ mạch đo điện trở của mạch phần ứng và cuộn dây kích từ (Hình 6.4) và kiểm tra động cơ (Hình 6.2);
Sử dụng hình. 6.2 và 6.3 vẽ sơ đồ lắp đặt;
Vẽ các dạng bảng 6.1... 6.4;
Chuẩn bị câu trả lời miệng cho các câu hỏi kiểm tra.
2.2. làm việc trong phòng thí nghiệm:
Làm quen với việc thiết lập phòng thí nghiệm;
Ghi vào bảng 6.1. dữ liệu bảng tên động cơ;
Đo điện trở của mạch phần ứng và cuộn dây kích từ. Ghi số liệu vào bảng 6.1;
Lắp ráp mạch điện và nghiên cứu động cơ, ghi số liệu vào các bảng 6.2, 6.3, 6.4;
Xây dựng đặc tính cơ học tự nhiên n=f(M) và đặc tính tốc độ n=f(I B) và n=f(U);
Rút ra kết luận dựa trên kết quả nghiên cứu.
Thông tin chung.
Động cơ DC, không giống như động cơ AC (chủ yếu là không đồng bộ), có tỷ số mô-men xoắn khởi động và khả năng quá tải cao hơn, đồng thời cung cấp khả năng kiểm soát trơn tru tốc độ quay của máy làm việc. Do đó, chúng được sử dụng để truyền động các máy và cơ cấu có điều kiện khởi động khó khăn (ví dụ như bộ khởi động trong động cơ đốt trong), cũng như khi cần điều chỉnh tốc độ quay trong giới hạn lớn (cơ cấu nạp của máy công cụ, cơ cấu chạy- phanh xe, xe điện).
Về mặt cấu trúc, động cơ bao gồm một bộ phận đứng yên (cuộn cảm) và một bộ phận quay (phần ứng). Các cuộn dây kích từ nằm trên lõi từ của cuộn cảm. Trong động cơ kích thích hỗn hợp có hai loại: song song với các đầu cuối Ш 1 và Ш2 và nối tiếp với các đầu cuối C1 và C2 (Hình 6.2). Điện trở của cuộn dây song song R ovsh tùy theo công suất động cơ từ vài chục đến hàng trăm Ohms. Nó được làm bằng dây có tiết diện nhỏ với số vòng dây lớn. Cuộn dây nối tiếp có điện trở R obc thấp (thường từ vài Ohms đến một phần Ohm), bởi vì bao gồm một số ít vòng dây có tiết diện lớn. Cuộn cảm được sử dụng để tạo ra từ thông kích thích từ khi cuộn dây của nó được cấp dòng điện một chiều.
Cuộn dây phần ứng được đặt trong các rãnh của mạch từ và đưa đến bộ thu. Sử dụng chổi than, cực I và I 2 của nó được kết nối với nguồn điện một chiều. Điện trở cuộn dây phần ứng R I nhỏ (Ohms hoặc một phần của Ohm).
Mômen M của động cơ một chiều được tạo ra do sự tương tác của dòng điện phần ứng Iya với từ thông kích thích từ F:
М=К × Iя × Ф, (6.1)
trong đó K là hệ số không đổi tùy thuộc vào thiết kế động cơ.
Khi phần ứng quay, cuộn dây của nó đi qua từ thông kích thích và xuất hiện một suất điện động E trong nó, tỷ lệ với tần số quay n:
E = C × n × Ф, (6.2)
trong đó C là hệ số không đổi tùy thuộc vào thiết kế động cơ.
Dòng điện phần ứng:
I I =(U–E)/(RI +R OBC)=(U–С×n ×Ф)/(RI +R OBC), (6.3)
Giải các biểu thức 6.1 và 6.3 cùng với n, ta tìm được biểu thức giải tích cho đặc tính cơ học của động cơ n=F(M). Biểu diễn đồ họa của nó được thể hiện trong Hình 6.1.
Cơm. 6.1. Đặc tính cơ học của động cơ DC kích thích hỗn hợp
Điểm A ứng với lúc động cơ chạy không tải ở tốc độ quay n o. Khi tải cơ học tăng lên, tốc độ quay giảm và mô men xoắn tăng lên, đạt giá trị danh định M H tại điểm B. Ở phần máy bay, động cơ bị quá tải. Dòng điện Ia vượt quá giá trị định mức, dẫn đến sự nóng lên nhanh chóng của phần ứng và cuộn dây OVS, đồng thời tăng tia lửa điện trên bộ thu. Mô-men xoắn cực đại Mmax (điểm C) bị giới hạn bởi điều kiện vận hành của bộ thu và độ bền cơ học của động cơ.
Tiếp tục đặc tính cơ cho đến khi nó cắt trục mômen tại điểm D, chúng ta sẽ thu được giá trị mômen khởi động khi động cơ nối trực tiếp vào mạng. Emf E bằng 0 và dòng điện trong mạch phần ứng, theo công thức. 6,3, tăng mạnh.
Để giảm dòng điện khởi động, một biến trở khởi động Rx (Hình 6.2) có điện trở được nối nối tiếp với mạch phần ứng:
Rx = U H / (1.3...2.5) ×I Ya.N. - (RI - R obc), (6.4)
trong đó U h là điện áp lưới danh định;
Tôi Ya.N. - dòng điện phần ứng định mức.
Giảm dòng điện phần ứng xuống (1.3...2.5)×I Ya.N. cung cấp đủ mô-men xoắn khởi động ban đầu MP (điểm D). Khi động cơ tăng tốc, điện trở Rx giảm xuống 0, duy trì giá trị MP gần như không đổi (phần SD).
Bộ biến trở RB trong mạch cuộn dây kích thích song song (Hình 6.2) cho phép điều chỉnh độ lớn của từ thông Ф (công thức 6.1). Trước khi khởi động động cơ, nó được rút ra hoàn toàn để đạt được mômen khởi động cần thiết ở dòng điện phần ứng tối thiểu.
Áp dụng công thức 6.3, ta xác định được tốc độ động cơ
n = (U - I I (RI + R obc + Rx)) / (С Ф), (6.5)
trong đó R I, R obc và C là các đại lượng không đổi còn U, I I và Ф có thể thay đổi. Điều này dẫn đến ba cách có thể để điều chỉnh tốc độ động cơ:
Thay đổi giá trị điện áp cung cấp;
Bằng cách thay đổi giá trị của dòng điện phần ứng bằng cách sử dụng biến trở điều chỉnh Rx, không giống như biến trở khởi động, được thiết kế để hoạt động liên tục;
Bằng cách thay đổi độ lớn của từ thông kích thích F tỉ lệ với dòng điện trong cuộn dây OVSh và OVS. Trong cuộn dây song song, nó có thể được điều chỉnh bằng biến trở R b. Điện trở R b được lấy tùy thuộc vào giới hạn kiểm soát tốc độ yêu cầu R B = (2...5) R obsh.
Bảng tên động cơ cho biết tốc độ quay định mức, tương ứng với công suất định mức trên trục động cơ ở điện áp lưới định mức và điện trở đầu ra của biến trở R X và R B.
hiện hành"Vị trí của bài học trong chương trình bài học: Bài 55, một trong những bài học về chủ đề “Hiện tượng điện từ”.
Mục đích của bài học: Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ điện.
Nhiệm vụ:
nghiên cứu động cơ điện bằng phương pháp thực tế - thực hiện công việc trong phòng thí nghiệm.
học cách áp dụng kiến thức đã học vào các tình huống không chuẩn để giải quyết vấn đề;
Để phát triển tư duy cho học sinh, tiếp tục rèn luyện các thao tác tư duy phân tích, so sánh, tổng hợp.
tiếp tục phát triển hứng thú nhận thức của học sinh.
Mục tiêu phương pháp: việc sử dụng các công nghệ bảo vệ sức khỏe trong bài học vật lý.
Hình thức làm việc và các loại hoạt động trong bài: kiểm tra kiến thức, có tính đến đặc điểm cá nhân của học sinh; công việc thí nghiệm được thực hiện theo nhóm vi mô (cặp), cập nhật kiến thức cho học sinh một cách vui tươi; giải thích tài liệu mới dưới hình thức trò chuyện với thí nghiệm trình diễn, thiết lập mục tiêu và suy ngẫm.
Trong các lớp học
1) Kiểm tra bài tập về nhà.
Bài tập độc lập (đa cấp độ) được thực hiện trong 7 phút đầu tiên của bài học.
Cấp độ 1.
Cấp độ 2.
Cấp 3.
2). Học tài liệu mới. (15 phút).
Giáo viên nêu chủ đề bài học, học sinh xây dựng mục tiêu.
Đang cập nhật kiến thức. Trò chơi “có” và “không”
Giáo viên đọc cụm từ; nếu học sinh đồng ý với câu nói thì đứng lên; nếu không thì ngồi xuống.
Từ trường được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu hoặc dòng điện.
Không có điện tích từ trong tự nhiên.
Cực nam của kim nam châm biểu thị cực địa lý phía nam của Trái đất.
Nam châm điện là một cuộn dây có lõi sắt bên trong.
Các đường sức từ có hướng từ trái sang phải.
Các đường dọc theo mũi tên từ tính được lắp đặt trong từ trường được gọi là đường sức từ.
Kế hoạch trình bày.
Tác dụng của từ trường lên dây dẫn mang dòng điện.
Sự phụ thuộc của hướng chuyển động của dây dẫn vào hướng của dòng điện trong nó và vào vị trí các cực của nam châm.
Thiết kế và vận hành động cơ điện chuyển mạch đơn giản.
Chuyển động của dây dẫn và khung có dòng điện trong từ trường.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều.
Chiến thuật an toàn.
Công việc được thực hiện theo mô tả trong sách giáo khoa trang 176.
4.Giai đoạn cuối cùng của bài học.
Nhiệm vụ. Hai chùm electron đẩy nhau và hai dây dẫn song song mang dòng điện cùng chiều hút nhau. Tại sao? Có thể tạo điều kiện để các vật dẫn này cũng đẩy nhau không?
Sự phản xạ.
Bạn đã học được điều gì mới? Kiến thức này có cần thiết trong cuộc sống hàng ngày không?
Câu hỏi:
Điều gì quyết định tốc độ quay của rôto trong động cơ điện?
Động cơ điện là gì?
P . 61, tạo trò chơi ô chữ về chủ đề “Hiện tượng điện từ.
Ứng dụng.
Cấp độ 1.
1. Các cực cùng dấu và ngược dấu của nam châm tương tác như thế nào?
2. Có thể cắt một nam châm sao cho một trong hai nam châm thu được chỉ có cực bắc, còn nam châm kia chỉ có cực nam?
Cấp độ 2.
Tại sao thân la bàn được làm bằng đồng, nhôm, nhựa và các vật liệu khác mà không phải bằng sắt?
Tại sao các thanh ray, dải thép nằm trong nhà kho sau một thời gian lại bị nhiễm từ?
Cấp 3.
1. Vẽ từ trường của nam châm móng ngựa và chỉ hướng của các đường sức.
2. Hai chân bị hút vào cực nam của nam châm. Tại sao các đầu tự do của chúng lại đẩy nhau?
Cấp độ 1.
1. Các cực cùng dấu và ngược dấu của nam châm tương tác như thế nào?
2. Có thể cắt một nam châm sao cho một trong hai nam châm thu được chỉ có cực bắc, còn nam châm kia chỉ có cực nam?
Cấp độ 2.
Tại sao thân la bàn được làm bằng đồng, nhôm, nhựa và các vật liệu khác mà không phải bằng sắt?
Tại sao các thanh ray, dải thép nằm trong nhà kho sau một thời gian lại bị nhiễm từ?
Cấp 3.
1. Vẽ từ trường của nam châm móng ngựa và chỉ hướng của các đường sức.
2. Hai chân bị hút vào cực nam của nam châm. Tại sao các đầu tự do của chúng lại đẩy nhau?
MKOU "Trường trung học Allakskaya"
Mở rộng bài học vật lý lớp 8 chủ đề “ Tác dụng của từ trường lên dây dẫn mang dòng điện. Động cơ điện. Thí nghiệm số 9 “Nghiên cứu động cơ điện một chiều hiện hành."
Chuẩn bị và thực hiện: giáo viên hạng nhất Elizaveta Aleksandrovna Taranushenko.
