Принципът на работа на електродвигателя.

електрически мотор – това е просто устройство за ефективно преобразуване електрическа енергияв механични.

Тази трансформация се основава на магнетизма. Електрическите двигатели използват постоянни магнити и електромагнити и използват магнитните свойства на различни материали, за да създадат тези удивителни устройства.

Има няколко вида електрически двигатели. Отбелязваме два основни класа: AC и DC.

Двигателите с променлив ток изискват източник на захранване, за да работят. променлив токили напрежение (можете да намерите такъв източник във всеки електрически контактв къщата).

Електрическите двигатели от клас DC (постоянен ток) изискват източник на постоянен ток или напрежение за работа (можете да намерите такъв източник във всяка батерия).

Универсалните двигатели могат да се управляват от всякакъв вид източник.

Не само дизайнът на двигателите е различен, начинът за управление на скоростта и въртящия момент е различен, въпреки че принципът на преобразуване на енергията е еднакъв за всички видове.

Устройството и принципът на работа на най-простия електродвигател.

Дизайнът на електрически мотор се основава на ефект, открит от Майкъл Фарадей през 1821 г.: че взаимодействието на електрически ток и магнит може да предизвика непрекъснато въртене. Един от първите двигатели, намерили практическо приложение, е двигателят на Борис Семенович Якоби (1801–1874), който задвижва лодка с 12 пътници на борда. За широкото използване на електродвигателя обаче беше необходим източник на евтина електроенергия - електромагнитен генератор.

Принципът на действие на електродвигателя е много прост: въртенето се причинява от сили на магнитно привличане и отблъскване, действащи между полюсите на подвижен електромагнит (ротор) и съответните полюси на външен магнитно полесъздаден от неподвижен електромагнит (или постоянен магнит) - статора.

Въртящата се част на електрическата машина се нарича ротор (или котва), а неподвижната част се нарича статор. В прост двигател с постоянен ток бобината служи като ротор, а постоянният магнит служи като статор.

Трудността се състои в постигането на непрекъснато въртене на двигателя. И за това е необходимо да се уверите, че полюсът на подвижния електромагнит, привлечен от противоположния полюс на статора, автоматично се променя на противоположния - тогава роторът няма да замръзне на място, а ще се върти допълнително - по инерция и под действието на възникналото в този момент отблъскване.

За автоматично превключване на полюсите на ротора се използва колектор. Това е двойка пластини, фиксирани върху вала на ротора, към които са свързани намотките на ротора. Токът се подава към тези пластини чрез токоприемни контакти (четки). Когато роторът се завърти на 180°, плочите сменят местата си - това автоматично променя посоката на тока и съответно полюсите на подвижния електромагнит. Тъй като еднаквите полюси се отблъскват, намотката продължава да се върти и нейните полюси се привличат към съответните полюси от другата страна на магнита.

Най-простият електродвигател

Най-простият електродвигател работи само на DC(от батерия). Токът преминава през контур, разположен между полюсите на постоянен магнит. Взаимодействието на магнитните полета на рамката с тока и магнита кара рамката да се върти. След всеки половин оборот колекторът превключва контактите на рамката, подходящи за батерията и следователно рамката се върти.

В някои двигатели се използва електромагнит вместо постоянен магнит за създаване на магнитно поле. Намотките от тел на такъв електромагнит се наричат ​​намотка на възбуждане.

Електрическите двигатели се използват навсякъде. Дори у дома можете да намерите огромен брой електрически двигатели. Електрически двигатели се използват в часовника, във вентилатора микровълнова печка, в пералня, в компютърни вентилатори, в климатик, в сокоизстисквачка и т.н., и т.н. Е, електрическите двигатели, използвани в индустрията, могат да бъдат изброявани безкрайно. Физическите размери варират от размера на кибритена глава до размера на двигател на локомотива.

Индустриалният електрически мотор, показан по-долу, работи както на постоянен, така и на променлив ток. Неговият статор е електромагнит, който създава магнитно поле. Намотките на двигателя са свързани на свой ред чрез четките към източника на захранване. Един по един те завъртат ротора под малък ъгъл и роторът се върти непрекъснато.

Електрически измервателни уреди.

Електрически измервателни уреди -клас устройства, използвани за измерване на различни електрически величини.

Групата на електромагнитните устройства е най-често срещаната. Принципът на тяхното действие, използван за първи път от Ф. Колрауш през 1884 г., се основава на движението на подвижна желязна част под въздействието на магнитен поток, създаден от намотка, през която преминава ток. Практическото прилагане на този принцип е разнообразно.

Ориентиращото действие на магнитното поле върху веригата с ток се използва в електрически измервателни уреди на магнитоелектрическата система - амперметри, волтметри и др.

Устройството на устройството на магнитоелектрическата система

Измервателното устройство на магнитоелектрическата система е подредено по следния начин.

Те вземат лека алуминиева рамка 2 с правоъгълна форма, навиват намотка от тънка тел около нея. Рамката е монтирана на две полуоси O и O ", към които е прикрепена и стрелката на устройството 4. Оста се държи от две тънки спирални пружини 3. Еластичните сили на пружините, връщащи рамката в равновесие положение при отсъствие на ток, са избрани така, че да са пропорционални на ъгъла на отклонение на стрелката от позиционния баланс. Бобината е поставена между полюсите на постоянен магнит М с върхове с формата на кух цилиндър. намотката е цилиндър от меко желязо 1. Този дизайн осигурява радиална посока на линиите на магнитна индукция в зоната, където са разположени навивките на намотката (вижте фигурата).

В резултат на това при всяко положение на намотката силите, действащи върху нея от страната на магнитното поле, са максимални и при постоянна сила на тока са постоянни. Векторите F и -F представляват силите, действащи върху намотката от магнитното поле и я завъртат. Намотката с ток се върти, докато еластичните сили от страната на пружината балансират силите, действащи върху рамката от страната на магнитното поле. При увеличаване на силата на тока в рамката с 2 пъти, рамката ще се завърти на два пъти по-голям ъгъл. Това е така, защото F m ~I.

Силите, действащи върху рамката с ток, са право пропорционални на силата на тока, т.е. чрез калибриране на устройството можете да измерите силата на тока в рамката.

По същия начин можете да настроите устройството да измерва напрежението във веригата, ако калибрирате скалата във волтове, а съпротивлението на контура с ток трябва да бъде избрано много голямо в сравнение със съпротивлението на участъка от веригата, върху който ние измерете напрежението.

Работата на електродвигателя и двигателя с вътрешно горене

Двигател с вътрешно горене

Днес не можем без автомобили. Всички обаче са различни външен вид, размер и мощност, но принципът на работа на двигателя е основно същият. Днес ще говорим за работата на двигателя. В края на краищата, вероятно мнозина се интересуваха от принципа на неговата работа. Двигателят е сложен механизъм, но ще разберем неговите основни, основни елементи.

Има два основни типа двигатели: двутактови и четиритактови. При двутактовите двигатели всички работни цикли (процеси на всмукване на горивна смес, изпускане на отработените газове, продухване) се извършват по време на един оборот на коляновия вал в два основни цикъла. Двигателите от този тип нямат клапани (както при четиритактовите двигатели с вътрешно горене), тяхната роля се играе от бутало, което при движение затваря входа, изхода и продухването. Следователно те са по-прости в дизайна.

Мощността на двутактов двигател със същия размер на цилиндъра и скорост на вала теоретично е два пъти по-голяма от тази на четиритактов двигател поради по-големия брой работни цикли. Но непълното използване на хода на буталото за разширение, най-лошото освобождаване на цилиндъра от остатъчни газове и изразходването на част от генерираната мощност за издухване водят до увеличаване на мощността само с 60–70%.

Така че, помислете за дизайна на двутактов двигател с вътрешно горене, показан на фигура 1:

Двигателят се състои от картер, в който от двете страни на лагери са монтирани колянов вал и цилиндър. Вътре в цилиндъра се движи бутало - метална чаша, заобиколена от пружинни пръстени (бутални пръстени), вградени в канали на буталото. Буталните пръстени не позволяват на газовете, генерирани при изгарянето на горивото, да преминават между буталото и стените на цилиндъра. Буталото е оборудвано с метален прът - щифт, свързва буталото с мотовилката. Мотовилката прехвърля линейното възвратно-постъпателно движение на буталото във въртеливото движение на коляновия вал. Освен това, по-специално на скутер, въртеливото движение се предава на вариатора.

Смазването на всички триещи се повърхности и лагери в двутактовите двигатели става с помощта на горивна смес, в която се смесва необходимото количество масло. Фигура 1 показва, че горивната смес (жълта) навлиза както в коляновия механизъм на двигателя (това е кухината, където коляновият вал е фиксиран и се върти), така и в цилиндъра. Смазване няма никъде, а ако е имало, е отмито с горивната смес. Поради тази причина маслото се добавя в определено съотношение към бензина. Използваното масло е специално, специално за двутактови двигатели. Тя трябва да издържа на високи температури и при изгаряне с гориво да оставя минимум пепелни отлагания. Сега за принципа на работа. Целият работен цикъл в двигателя се извършва в два цикъла.

1. Такт на компресия. Буталото се движи от долната мъртва точка на буталото (в това положение буталото е на Фиг. 2, наричано по-долу за краткост BDC) до горната мъртва точка на буталото (позиция на буталото на Фиг. 3, по-нататък ГМТ) , като първо блокира прозореца за продухване 2, а след това изхода 3. След като буталото затвори изходния прозорец в цилиндъра, започва компресирането на горимата смес, която преди това е влязла в него. В същото време в камерата на коляновия вал 1, поради неговата плътност и след като буталото затвори продухващите прозорци 2, под буталото се създава вакуум, под действието на който горима смес навлиза в камерата на коляновия механизъм от карбуратора през входен прозорец и отварящ клапан.

2. Инсулт инсулт. Когато буталото е близо до ГМТ, компресираната работна смес (1 на фиг. 3) се запалва от електрическа искра от свещ, в резултат на което температурата и налягането на газовете рязко се повишават. Под действието на термичното разширение на газовете буталото се придвижва към NDC, докато разширяващите се газове извършват полезна работа. В същото време, слизайки надолу, буталото създава високо наляганев коляновия механизъм (компресиране на въздушно-горивната смес в него). Под налягане клапанът се затваря, като по този начин предотвратява повторното навлизане на горимата смес във всмукателния колектор и след това в карбуратора.

Когато буталото достигне изходния прозорец (1 на фиг. 4), то се отваря и отработените газове се изпускат в атмосферата, налягането в цилиндъра намалява. При по-нататъшно движение буталото отваря прозореца за продухване (1 на фиг. 5) и горимата смес, компресирана в коляновия механизъм, навлиза през канала (2 на фиг. 5), запълвайки цилиндъра и го прочиствайки от остатъците от отработените газове.

Струва си да се спомене принципът на запалване. Тъй като горивната смес се нуждае от време за запалване, на свещта се появява искра малко преди буталото да достигне TDC. В идеалния случай, колкото по-бързо се движи буталото, толкова по-рано трябва да бъде запалването, защото буталото от момента на искрата достига TDC по-бързо. Има механични и електронни устройства, които променят ъгъла на запалване в зависимост от оборотите на двигателя. Практически за скутери до 2000 нагоре. нямаше такива системи и моментът на запалване беше зададен въз основа на оптималната скорост. На някои скутери, като Honda Dio ZX AF35, е инсталиран електронен превключвател с динамичен аванс. С него двигателят развива повече мощност.

Предимства на четиритактовите двигатели

* По-голям ресурс.

* Голяма икономия.

* По-чист ауспух.

* Не е необходима сложна изпускателна система.

* По-малко шум. * Няма нужда от предварително смесване на масло с бензин

Предимства на двутактовите двигатели

* Липса на обемисти смазочни и газоразпределителни системи за бензинови опции.

* Висока мощност спрямо 1 литър работен обем.

*По-лесно и по-евтино за производство

електрически мотор

История на създаването

През 1821 г., изследвайки взаимодействието на проводници с ток и магнити, Фарадей установи, че електрически ток, преминаващ през проводник, може да накара този проводник да се върти около магнит или да накара магнит да се върти около проводник. Този опит доказа фундаменталната възможност за изграждане на електрически двигател.

Възможността за преобразуване на електрическа енергия в механична е показана в много други експерименти. И така, в книгата на П. Барлоу "Изследването на магнитните привличания", публикувана през 1824 г., е описано устройство, известно като "колела на Барлоу".

Колелото на Барлоу, според принципа на работа, беше еднополярна електрическа машина, работеща в двигателен режим: в резултат на взаимодействието на магнитното поле на постоянните магнити и тока, преминаващ през двете медни зъбни колела, разположени на една и съща ос, колелата започват да се въртят бързо в същата посока. Барлоу установи, че промяната в контактите или промяната в позицията на полюсите на магнитите незабавно предизвиква промяна в посоката на въртене на колелата.

Като пример за друг дизайн на електродвигател може да служи устройството, описано през 1833 г. от английския учен W. Ricci. Магнитното поле в този двигател е създадено от постоянен неподвижен подковообразен магнит. Между тези полюси на вертикална ос беше поставен електромагнит, през чиято намотка преминаваше ток. Посоката на тока периодично се променя от превключвателя. Взаимодействието на полюсите на постоянния магнит и електромагнита доведе до въртене на електромагнита около оста. Въпреки това, този електродвигател, поради своя примитивен дизайн и ниска мощност, не може да има практическо значение.

В устройството на американския физик Дж. Хенри промяната в полярността на електромагнита е настъпила поради промяна в посоката на тока, протичащ през неговата намотка. Това приведе електромагнита в равномерно люлеещо се движение. В модела, построен от самия Хенри, електромагнитът прави 75 люлка в минута. Мощността на двигателите от този тип беше много малка, около 0,05 вата.

През 1834-1860г. конструкции се появяват с въртеливото движение на ясно полюсна котва. Въртящият момент на вала на такива двигатели обикновено беше рязко пулсиращ.

Повечето важни произведенияза проектиране на електродвигатели принадлежат на руския учен Б. С. Якоби. Изучавайки дизайна на електродвигателите на своите предшественици, в които се извършва възвратно-постъпателно или люлеещо се движение на арматурата, Якоби коментира един от тях: „такъв апарат ще бъде не повече от забавна играчка за обогатяване на физически шкафове“ и че „няма да е възможно да се приложи в голям мащаб с някаква икономическа полза. Затова той насочи вниманието си към изграждането на по-мощен електродвигател с въртеливо движение на арматурата.

През 1834 г. Якоби конструира и описва електрически двигател, който работи на принципа на привличане и отблъскване между електромагнитите. Този двигател имаше две групи U-образни електромагнити, едната от които беше разположена върху неподвижна рамка, а другата подобна група - върху въртящ се диск. Като източник на ток за захранване на електромагнитите е използвана батерия от галванични клетки. Използван е комутатор за алтернативна промяна на полярността на подвижните електромагнити.

Якоби построява първия си електрически мотор през май 1834 г., а през ноември същата година представя доклад за това устройство пред Парижката академия на науките. Той беше прочетен на заседание на Академията през декември 1834 г. и веднага публикуван.

През 1837 г. американският техник Т. Дейвънпорт също построява електродвигател с директно въртене на арматурата, където подвижните електромагнити взаимодействат с неподвижни постоянни магнити.

Принцип на действие

Двигателите с постоянен ток се използват в тези електрически задвижвания, които изискват голям диапазон на регулиране на скоростта, висока точност при поддържане на скоростта на въртене на задвижването, регулиране на скоростта от номиналната.

Как са DC двигателите

Работата на постояннотоков електродвигател се основава на явлението електромагнитна индукция. От основите на електротехниката е известно, че проводник с ток, поставен в магнитно поле, е подложен на сила, определена от правилото на лявата ръка:

където I е токът, протичащ през проводника, B е индукцията на магнитното поле; L е дължината на проводника.

Когато проводникът пресече магнитното силови линииавтомобили в него са предизвикани електродвижеща сила, който по отношение на тока в проводника е насочен срещу него, поради което се нарича обратен или противодействащ (контра-е.д. s). Електроенергияв двигателя се превръща в механична енергия и частично се изразходва за нагряване на проводника.

Структурно всички електродвигатели с постоянен ток се състоят от индуктор и арматура, разделени от въздушна междина.

Двигателят за постоянен ток се използва за създаване на стационарно магнитно поле на машината и се състои от рамка, основни и допълнителни полюси. Рамката служи за фиксиране на главния и допълнителните полюси и е елемент от магнитната верига на машината. На основните полюси има възбуждащи намотки, предназначени да създават магнитно поле на машината, на допълнителните полюси има специална намотка, която служи за подобряване на условията на превключване.

Арматурата на постояннотоков двигател се състои от магнитна система, сглобена от отделни листове, работна намотка, положена в жлебове, и колектор, използван за захранване работеща намоткапостоянен ток.

Колекторът е цилиндър, монтиран на вала на двигателя и избран от медни пластини, изолирани една от друга. На колектора има издатини-петли, към които са запоени краищата на секциите на намотката на котвата. Отстраняването на тока от колектора се извършва с помощта на четки, които осигуряват плъзгащ контакт с колектора. Четките са фиксирани в четкодържатели, които ги държат в определена позиция и осигуряват необходимото притискане на четката върху повърхността на колектора. Четките и четкодържачите са фиксирани върху траверса, свързана с корпуса на двигателя.

Превключване на постояннотокови двигатели

По време на работа на постояннотоковия двигател четките, плъзгащи се по повърхността на въртящия се колектор, последователно се придвижват от една колекторна плоча към друга. В този случай паралелните секции на намотката на котвата се превключват и токът в тях се променя. Промяната в тока настъпва в момент, когато намотката на намотката е накъсо от четката. Този процес на превключване и явленията, свързани с него, се наричат ​​превключване.

В момента на превключване в късо съединение на намотката под въздействието на собственото си магнитно поле се индуцира e. д.с. самоиндукция. Полученият e. д.с. предизвиква допълнителен ток в късо съединение, което създава неравномерно разпределение на плътността на тока върху контактната повърхност на четките. Това обстоятелство се счита за основната причина за искренето на колектора под четката. Качеството на превключване се оценява от степента на искрене под ходовия ръб на четката и се определя от скалата на степените на искрене.

Начини за възбуждане на постояннотокови двигатели

Възбуждането на електрическите машини се разбира като създаване на магнитно поле в тях, което е необходимо за работата на електродвигателя.

Според метода на възбуждане електродвигателите с постоянен ток се разделят на четири групи:

1. В независимо възбуждане, при който възбудителната намотка NOV се захранва от външен източник на постоянен ток.

2. В паралелно възбуждане(шунт), при който намотката на възбуждане SHOV е свързана паралелно с източника на захранване на намотката на котвата.

3. С последователно възбуждане (последователно), при което възбудителната намотка на SOW е свързана последователно с намотката на котвата.

4. Двигатели със смесено възбуждане (съставно), които имат последователен СОВ и паралелен СОВ на възбудителната намотка.

Стартиране на постояннотокови двигатели

В началния момент на стартиране на двигателя котвата е неподвижна и противоположна. д.с. и напрежението на котвата е нула, следователно Ip = U / Rya.

Съпротивлението на арматурната верига е малко, така че стартовият ток е 10 до 20 пъти или повече от номиналния ток. Това може да причини значителни електродинамични сили в намотката на котвата и нейното прекомерно прегряване, така че двигателят се стартира с помощта на стартови реостати - активни съпротивления, включени в веригата на котвата.

Двигатели до 1 kW позволяват директен старт.

Стойността на съпротивлението на пусковия реостат се избира според допустимия пусков ток на двигателя. Реостатът е стъпаловиден за подобряване на плавността на стартиране на електродвигателя.

В началото на старта се въвежда цялото съпротивление на реостата. С увеличаването на скоростта на арматурата възниква противодействие. d.s., което ограничава стартовите токове. Постепенно премахвайки стъпка по стъпка съпротивлението на реостата от веригата на котвата, напрежението, подадено към арматурата, се увеличава. Скоростта на постояннотоков двигател може да се контролира по три начина: чрез промяна на възбуждащия поток на двигателя, чрез промяна на напрежението, приложено към двигателя, и чрез промяна на съпротивлението във веригата на котвата.

Повечето широко приложениеполучиха първите два метода на регулиране, третият метод се използва рядко: той е неикономичен, докато скоростта на двигателя значително зависи от колебанията на натоварването Механични характеристики на DC електродвигател с различни методи за управление на скоростта

Удебелената линия е естествената зависимост на скоростта от въртящия момент на вала или, което е същото, от тока на котвата. Правата линия на естествената механична характеристика се отклонява до известна степен от хоризонталната пунктирана линия. Това отклонение се нарича нестабилност, нетвърдост, понякога статичност. Групата непаралелни линии I съответства на регулирането на скоростта чрез възбуждане, паралелни линии II се получават в резултат на промяна на напрежението на арматурата и накрая, вентилатор III е резултат от въвеждането на арматура с активно съпротивление във веригата.

Стойността на възбуждащия ток на DC двигател може да се контролира с помощта на реостат или друго устройство, чието активно съпротивление може да се променя по стойност, като например транзистор. С увеличаване на съпротивлението във веригата, токът на възбуждане намалява, скоростта на двигателя се увеличава. Когато магнитният поток е отслабен механични характеристикиса разположени над естествените (т.е. над характеристиките при липса на реостат). Увеличаването на оборотите на двигателя води до повишено искрене под четките. Освен това, когато електродвигателят работи с отслабен поток, стабилността на работата му намалява, особено когато променливи натоварванияна вала. Следователно границите на регулиране на скоростта по този начин не надвишават 1,25 - 1,3 от номиналната.

Контролът на променливото напрежение изисква източник на постоянен ток като генератор или преобразувател. Такова регулиране се използва във всички промишлени електрически задвижващи системи: генератор - DC двигател (G - DPT), усилвател на електрическа машина - DC двигател (EMU - DPT), магнитен усилвател - DC двигател (MU - DPT), тиристорен преобразувател - DC двигател (T - DPT).

Спиране на постояннотокови двигатели

При електрическите задвижвания с постояннотокови двигатели се използват три метода на спиране: динамично, регенеративно и спиране с обратен ток.

Динамично спиране DC двигател се осъществява чрез късо съединение на намотката на котвата на двигателя или чрез резистор. В този случай DC моторът започва да работи като генератор, преобразувайки съхраняваната от него механична енергия в електрическа. Тази енергия се отделя под формата на топлина в съпротивлението, към което е затворена намотката на котвата. Динамичното спиране осигурява точно спиране на електродвигателя.

Регенеративното спиране на DC двигател се извършва, когато електрическият двигател, свързан към мрежата, се върти от задвижващия механизъм със скорост, надвишаваща идеалната скорост на празен ход. Тогава e. d.s., индуциран в намотката на двигателя, надвишава стойността на мрежовото напрежение, токът в намотката на двигателя променя посоката си в противоположна. Електрическият двигател преминава към работа в режим на генератор, като дава енергия на мрежата. В същото време на неговия вал се появява спирачен момент. Такъв режим може да се получи в задвижванията на повдигащи механизми при спускане на товара, както и при управление на скоростта на двигателя и по време на спирачни процеси в електрозадвижвания с постоянен ток.

Регенеративното спиране на DC двигател е най-икономичният начин, тъй като връща електричеството в мрежата. В електрическото задвижване на металорежещи машини този метод се използва за управление на скоростта в системите G-DPT и EMU-DPT.

Спирането чрез насрещно включване на постояннотоков двигател се осъществява чрез промяна на полярността на напрежението и тока в намотката на котвата. Когато токът на котвата взаимодейства с магнитното поле на възбуждащата намотка, се създава спирачен момент, който намалява с намаляване на скоростта на двигателя. Когато скоростта на двигателя намалее до нула, двигателят трябва да бъде изключен от мрежата, в противен случай ще започне да се върти в обратна посока.

История на електродвигателя

Принципът на преобразуване на електрическата енергия в механична чрез електромагнитно поле е демонстриран от британския учен Майкъл през 1821 г. и се състоеше от свободно висяща жица, потопена в живак. В средата на живачната вана беше монтиран постоянен магнит. Когато токът премина през жицата, тя се завъртя около магнита, което показва, че токът причинява циклично магнитно поле около жицата. Този двигател често се демонстрира в училищните часове по физика, използвайки саламура вместо токсичен живак. Това е най-простата форма на класа електрически двигатели. Следващото подобрение е . Това беше демонстрационно устройство, неизползваемо в практически приложенияпоради ограничена мощност.

Изобретателите се стремят да създадат електрически двигател за промишлени нужди. Те се опитаха да накарат желязното ядро ​​да се движи в полето на електромагнит с възвратно-постъпателно движение, т.е. по начина, по който буталото се движи в цилиндъра на парна машина. Руският учен Б. С. Якоби поема по различен път. През 1834 г. той създава първия в света практически електрически двигател с въртяща се котва и публикува теоретична работа „За използването на електромагнетизма за задвижване на машина“. пише, че неговият двигател е прост и "дава директно кръгово движение, което е много по-лесно да се преобразува в други видове движение, отколкото възвратно-постъпателно."

въртеливо движениекотвата в двигателя на Якоби се дължи на променливото привличане и отблъскване на електромагнитите. Фиксирана група U-образни електромагнитисе захранва с ток директно от галванична батерия и посоката на тока в тези електромагнити остава непроменена. Подвижната група от електромагнити беше свързана към батерията чрез комутатор, с помощта на който посоката на тока във всеки електромагнит се променяше веднъж на оборот на диска. В този случай полярността на електромагнитите се променя съответно и всеки от подвижните електромагнити се привлича и отблъсква последователно от съответния неподвижен електромагнит: валът на двигателя започва да се върти. Мощността на такъв двигател беше само 15 вата. Впоследствие Якоби довежда мощността на електрическия мотор до 550 вата. Този двигател е инсталиран първо на лодка, а по-късно на железопътна платформа.

През 1839 г. Якоби построява лодка с електромагнитен двигател, който развива 1 конска сила от 69 елемента Grove и премества лодката с 14 пътници по Нева срещу течението. Това беше първото приложение на електромагнетизма за придвижване в голям мащаб.

Структурата на електродвигателя

Ротор -. статор.

Статор -фиксирана частелектрически, скапуларенротор. В моя случай батерията играе ролята на статор. Статорът има два полюса.

Приложение на електродвигател

Електрическите двигатели се използват навсякъде. Дори у дома можете да намерите огромен брой електрически двигатели. Електрическите двигатели се използват в часовници, вентилатори за микровълнови фурни, перални машини, вентилатори за компютри, климатици, сокоизстисквачки и др.

Принципът на работа на електродвигателя

Електрическият мотор е просто устройство за ефективно преобразуване на електрическа енергия в механична енергия.

Тази трансформация се основава на магнетизма. Електрическите двигатели използват постоянни магнити и електромагнити и използват магнитните свойства на различни материали, за да създадат тези удивителни устройства.

Ротор -въртяща се част от двигатели и работни машини, върху която са разположени органи, които приемат енергия от работния флуид или я предават на работния флуид. Роторът е направен под формата на барабани, дискове, колела (в моя случай пръстен). Роторът е тясно свързан с концепциятастатор. роторът има поне една двойка полюси (като статора, в противен случай двигателят не може да работи)

Статор -фиксирана частелектрически, скапуларени друга машина, взаимодействаща с движещата се част -ротор. В моя случай батерията играе ролята на статор). Статорът има два полюса.

Изследователска работа по темата: "Електродвигател" Работата е извършена от: ученик от 9-ти клас на Общинска образователна институция "Гимназия № 1 в Майски" Головчански Сергей Ръководител: учител по физика на Общинска образователна институция "Гимназия №1 в Майски“ Журавльов Александър Михайлович

Обект на изследване: електродвигател Предмет на изследване: нивото на използването му в модерно обществоблагодарение на техническите си характеристики Цел: самостоятелно да произвеждат модели на електродвигатели, които са отправна точка за създаването на съвременни електродвигатели, и експериментално да определят ефективността на модел на тренировъчен електродвигател Задачи: - да изучават принципите работа на електродвигател; - да се запознаят с историята на развитието на електродвигателя; ; - правят модели на електродвигатели - изчисляват коефициента на полезно действие на електродвигателя.

ИСТОРИЧЕСКИ ПЪТ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИЯ МОТОР Якоби Б. С. 1834 г. създава първия в света практически електрически двигател с въртяща се арматура Майкъл Фарадей 1821 г. демонстрира принципа на преобразуване на електрическата енергия в механична енергия чрез електромагнитно поле Питър Барлоу 1824 г. Колелото на Барлоу няма практическо значение и остава до този ден лабораторен демонстрационен инструмент

Физиката на електрическия мотор Правилото на лявата ръка Магнитното поле е форма на материя, която заобикаля движещите се електрически заряди. Терминът "магнитно поле" е въведен за първи път през 1845 г. от английския физик Фарадей. Силата, с която магнитното поле действа върху проводник с ток, се нарича сила на ампера. Посоката на вектора на силата на Ампер се определя от правилото на лявата ръка.

ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ДВИГАТЕЛ При електрическите двигатели действието на силата на Ампер се използва за преобразуване на електрическата енергия в механична. Ефективността на мощните електрически двигатели достига 98%. Никой друг двигател няма толкова висока ефективност.

Ефективност на преобразуване на електрически двигател

Основните изводи от работата 1. N. Syadristy направи най-малкия електрически мотор в света. Двигателят е от 15 части, но размерите му са 4 пъти по-малки от маково зърно! 2. Най-големите постояннотокови електрически двигатели се използват за задвижване на витлата на руските атомни ледоразбивачи Сибир и Арктика. Мощност на двигателя 176 000 kW, КПД - 0,95. 3. Опитвайки се да направя това или онова устройство сам, открих, че всяко от тях има свои собствени „тайни“, без да знам кои устройства просто няма да работят. 4. След като направих много работа по изучаване на литературата за създаването на първите електрически двигатели, за физическите принципи на тяхната работа, за тяхното прилагане днес във всички отрасли на живота, мога да кажа с увереност, че електрическият двигател наистина е модерно алтернативно изобретение.

план:

Въведение

• 1 Принцип на действие
• 2 Класификация на електродвигателите
  • 2.1 DC двигатели
  • 2.2 AC двигатели
  • 2.3
• 3 История
Бележки

Въведение

Електродвигатели с различна мощност (750 W, 25 W, за CD плеър, за играчка, за флопи устройство). Батерията "Krona" е дадена за сравнение

Електрически двигател- електрическа машина (електромеханичен преобразувател), в която електрическата енергия се преобразува в механична енергия, страничен ефекте отделянето на топлина.

1. Принцип на действие

Работата на всяка електрическа машина се основава на принципа на електромагнитната индукция. електрическа машинасе състои от статор (неподвижна част) и ротор (котва в случай на машина за постоянен ток) (подвижна част), токов удар(или също постоянни магнити), в които се създават фиксирани и/или въртящи се магнитни полета.

статор- неподвижната част на електродвигателя, най-често - външната. В зависимост от типа на двигателя, той може да създаде стационарно магнитно поле и да се състои от постоянни магнити и/или електромагнити, или да генерира въртящо се магнитно поле (и да се състои от намотки, захранвани от променлив ток).

Ротор- подвижната част на електродвигателя, най-често разположена вътре в статора.

Роторът може да се състои от:

• постоянни магнити;
• намотки на сърцевината (свързани чрез възел четка-колектор);
• намотка с късо съединение ("колело на катерица" или "клетка на катерица"), в която токове възникват под действието на въртящо се магнитно поле на статора).

Взаимодействието на магнитните полета на статора и ротора създава въртящ момент, който задвижва ротора на двигателя. Ето как електрическата енергия, подадена към намотките на двигателя, се преобразува в механична (кинетична) енергия на въртене. Получената механична енергия може да се използва за задвижване на механизми.

2. Класификация на електродвигателите

Според принципа на генериране на въртящ момент електродвигателите могат да бъдат разделени на хистерезиси магнитоелектрически. За двигатели от първата група въртящият момент се създава поради хистерезис, когато роторът се ремагнетизира. Тези двигатели не са традиционни и не се използват широко в индустрията.

Най-разпространени са магнитоелектрическите двигатели, които според вида на консумираната енергия се делят на две големи групи - на DC двигателии AC двигатели(също съществуват универсални двигатели, който може да се захранва и от двата вида ток).

2.1. DC двигатели

Изрязан DC мотор. Вдясно има колектор с четки

DC двигател- електродвигател, захранван с постоянен ток. Тази група двигатели, от своя страна, според наличието на четко-колекторен възел, се разделя на:

1. колекторни двигатели;
2. безчеткови двигатели.

Устройството за събиране на четки осигурява електрическа връзкавериги на въртящите се и неподвижни части на машината и е най-ненадеждният и труден за поддръжка конструктивен елемент:27.

Според вида на възбуждане колекторните двигатели могат да бъдат разделени на:

1. двигатели с възбуждане от електромагнити;
2. двигатели с постоянно магнитно възбуждане.

Двигателите от първата група съдържат възбуждащи намотки, които се захранват от електрически ток, докато е възможно различни начинитехните връзки:

1. паралелно свързване на намотките на възбуждането и котвата;
2. последователно свързване на намотките на възбуждането и котвата;
3. смесено свързване на намотки на възбуждане и котва.

Безчеткови двигатели (безчеткови двигатели) - електрически двигатели, направени под формата на затворена система, използваща сензор за положение на ротора, система за управление (координатен преобразувател) и мощен полупроводников преобразувател (инвертор). Принципът на работа на тези двигатели е подобен на принципа на работа синхронни двигатели :28 .

2.2. AC двигатели

Трифазни асинхронни двигатели

AC мотор- електрически двигател, захранван с променлив ток. Според принципа на работа тези двигатели се разделят на синхронени асинхронни двигатели. Основната разлика е, че при синхронните машини първият хармоник на магнитодвижещата сила на статора се движи със скоростта на въртене на ротора, докато при асинхронните машини винаги трябва да има разлика в скоростта.

Синхронен двигател- електродвигател с променлив ток, чийто ротор се върти синхронно с магнитното поле на захранващото напрежение. Тези двигатели обикновено се използват при високи мощности (стотици киловати и повече):28.

Има синхронни двигатели с дискретно ъглово изместване на ротора - стъпкови двигатели. Те имат дадено положение на ротора, което се фиксира чрез захранване на съответните намотки. Преходът към друга позиция се осъществява чрез премахване на захранващото напрежение от някои намотки и прехвърлянето му към други. Друг тип синхронни двигатели е вентилен реактивен двигател, чието захранване на намотките се формира с помощта на полупроводникови елементи.

Асинхронен двигател- двигател с променлив ток, при който скоростта на ротора се различава от честотата на въртящото се магнитно поле, създадено от захранващото напрежение. Тези двигатели са най-често срещаните в момента.

Според броя на фазите AC двигателите се разделят на:

• еднофазни - стартират се ръчно или имат стартова намотка, или имат верига за фазово изместване;
• двуфазен - включително кондензатор;
• три фази;
• многофазен;

2.3. Универсален колекторен двигател

Универсален колекторен двигател - колекторен двигателкойто може да работи както на постоянен, така и на променлив ток. AC двигателите, захранвани от 50 Hz индустриална мрежа, не позволяват скорост над 3000 rpm. Следователно, за да получите високи честотите използват колекторен електродвигател, който освен това е по-лек и по-малък от AC мотор със същата мощност, или използват специални трансмисионни механизми, които променят кинематичните параметри на механизма до това, което ни е необходимо (мултипликатори). Когато използвате честотни преобразуватели или имате високочестотна мрежа (100, 200, 400 Hz), AC двигателите са по-леки и по-малки от колекторните двигатели (колекторният възел понякога заема половината от пространството). Ресурс асинхронни двигателипроменливият ток е много по-висок от този на колектора и се определя от състоянието на лагерите и изолацията на намотките.

Синхронен двигател със сензор за положение на ротора и инвертор е електронен аналог на постояннотоков колекторен двигател.

3. История

Принципът на преобразуване на електрическа енергия в механична чрез електромагнитно поле е демонстриран от британския учен Майкъл Фарадей през 1821 г. и се състои от свободно висяща жица, потопена в басейн с живак. В средата на басейна с живак беше монтиран постоянен магнит. Когато токът премина през жицата, тя се завъртя около магнита, което показва, че токът причинява циклично магнитно поле около жицата. Този двигател често се демонстрира в училищните часове по физика, използвайки саламура вместо токсичен живак. Това е най-простата форма на класа електрически двигатели. Следващото подобрение е колелото на Барлоу. Това беше демонстрационно устройство, неподходящо за практически приложения поради ограничена мощност. Изобретателите се стремят да създадат електрически двигател за промишлени нужди. Те се опитаха да накарат желязното ядро ​​да се движи в полето на електромагнит възвратно-постъпателно, т.е. начина, по който буталото се движи в цилиндъра на парна машина. руският учен Б.С. Якоби отиде в другата посока. През 1834 г. той създава първия в света практически електрически двигател с въртяща се котва и публикува теоретична работа „За използването на електромагнетизма за задвижване на машина“. Б.С. Якоби пише, че неговият двигател е прост и „дава директно кръгово движение, което е много по-лесно да се преобразува в други видове движение, отколкото възвратно-постъпателно“.

Ротационното движение на арматурата в двигателя на Якоби се дължи на променливото привличане и отблъскване на електромагнитите. Фиксирана група U-образни електромагнити се захранва с ток директно от галванична батерия и посоката на тока в тези електромагнити остава непроменена. Подвижната група от електромагнити беше свързана към батерията чрез комутатор, с помощта на който посоката на тока във всеки електромагнит се променяше веднъж на оборот на диска. В този случай полярността на електромагнитите се променя съответно и всеки от подвижните електромагнити се привлича и отблъсква последователно от съответния неподвижен електромагнит: валът на двигателя започва да се върти. Мощността на такъв двигател беше само 15 вата. Впоследствие Якоби довежда мощността на електрическия мотор до 550 вата. Този двигател е инсталиран първо на лодка, а по-късно на железопътна платформа.

На 13 септември 1838 г. лодка с 12 пътници плава нагоре по Нева срещу течението със скорост около 3 км/ч. Лодката беше оборудвана с гребни колела. Колелата се задвижваха от електрически двигател, който получаваше ток от батерия от 320 галванични клетки. Така за първи път се появи електрически двигател на кораб.