Prinsippet for drift av den elektriske motoren.

elektrisk motor – det er bare en enhet for effektiv konvertering elektrisk energi til mekanisk.

Denne transformasjonen er basert på magnetisme. Elektriske motorer bruker permanente magneter og elektromagneter, og bruker de magnetiske egenskapene til ulike materialer for å lage disse fantastiske enhetene.

Det finnes flere typer elektriske motorer. Vi noterer oss to hovedklasser: AC og DC.

AC-motorer (vekselstrøm) krever en strømkilde for å fungere. vekselstrøm eller spenning (du kan finne en slik kilde i hvilken som helst stikkontakt i huset).

Elektriske motorer av klasse DC (Direct Current) krever en likestrøms- eller spenningskilde for drift (du kan finne en slik kilde i et hvilket som helst batteri).

Universalmotorer kan betjenes fra alle typer kilder.

Ikke bare designen til motorene er forskjellig, måten å kontrollere hastigheten og dreiemomentet på er forskjellig, selv om prinsippet for energikonvertering er det samme for alle typer.

Enheten og prinsippet for drift av den enkleste elektriske motoren.

Designet til en elektrisk motor er basert på en effekt oppdaget av Michael Faraday i 1821: at samspillet mellom en elektrisk strøm og en magnet kan forårsake kontinuerlig rotasjon. En av de første motorene som fant praktisk anvendelse var motoren til Boris Semenovich Jacobi (1801–1874), som satte i gang en båt med 12 passasjerer om bord. For den utbredte bruken av den elektriske motoren var det imidlertid nødvendig med en kilde til billig elektrisitet - en elektromagnetisk generator.

Prinsippet for drift av en elektrisk motor er veldig enkelt: rotasjon er forårsaket av magnetiske tiltreknings- og frastøtningskrefter som virker mellom polene til en bevegelig elektromagnet (rotor) og de tilsvarende polene til en ekstern magnetfelt skapt av en fast elektromagnet (eller permanent magnet) - statoren.

Den roterende delen av den elektriske maskinen kalles rotoren (eller ankeret), og den stasjonære delen kalles statoren. I en enkel DC-motor fungerer spoleenheten som rotoren og permanentmagneten som statoren.

Vanskeligheten ligger i å oppnå kontinuerlig rotasjon av motoren. Og for dette er det nødvendig å sørge for at polen til den bevegelige elektromagneten, tiltrukket av den motsatte polen til statoren, automatisk endres til motsatt - da vil rotoren ikke fryse på plass, men vil dreie videre - ved treghet og under virkningen av frastøtelsen som har oppstått i det øyeblikket.

En kollektor brukes for automatisk veksling av rotorpolene. Det er et par plater festet på rotorakselen, som rotorviklingene er koblet til. Strøm tilføres disse platene gjennom strømsamlende kontakter (børster). Når rotoren roteres 180°, skifter platene plass - dette endrer automatisk retningen til strømmen og følgelig polene til den bevegelige elektromagneten. Siden like poler frastøter hverandre, fortsetter spolen å rotere, og polene blir tiltrukket av de tilsvarende polene på den andre siden av magneten.

Den enkleste elektriske motoren

Den enkleste elektriske motoren går bare på DC(fra batteri). Strømmen går gjennom en sløyfe plassert mellom polene til en permanent magnet. Samspillet mellom de magnetiske feltene i rammen med strøm og magneten får rammen til å rotere. Etter hver halvomdreining bytter kollektoren kontaktene på rammen, egnet for batteriet, og derfor roterer rammen.

I noen motorer brukes en elektromagnet i stedet for en permanent magnet for å skape et magnetfelt. Trådspolene til en slik elektromagnet kalles eksitasjonsviklingen.

Elektriske motorer brukes overalt. Selv hjemme kan du finne et stort antall elektriske motorer. Elektriske motorer brukes i klokken, i viften mikrobølgeovn, i vaskemaskin, i datavifter, i et klimaanlegg, i en juicepresse osv. osv. Vel, de elektriske motorene som brukes i industrien kan listes opp i det uendelige. Fysiske størrelser varierer fra størrelsen på et fyrstikkhode til størrelsen på en lokomotivmotor.

Den industrielle elektriske motoren vist nedenfor opererer på både like- og vekselstrøm. Statoren er en elektromagnet som skaper et magnetfelt. Motorviklingene kobles etter tur gjennom børstene til strømkilden. En etter en snur de rotoren gjennom en liten vinkel, og rotoren roterer kontinuerlig.

Elektriske måleinstrumenter.

Elektriske måleinstrumenter -en klasse av enheter som brukes til å måle ulike elektriske størrelser.

Gruppen av elektromagnetiske enheter er den vanligste. Prinsippet for deres operasjon, først brukt av F. Kohlrausch i 1884, er basert på bevegelsen av en bevegelig jerndel under påvirkning av en magnetisk fluks skapt av en spole som en strøm føres gjennom. Den praktiske implementeringen av dette prinsippet er variert.

Orienteringsvirkningen til magnetfeltet på kretsen med strøm brukes i elektriske måleinstrumenter i det magnetoelektriske systemet - amperemeter, voltmeter osv.

Enheten til enheten til det magnetoelektriske systemet

Måleanordningen til det magnetoelektriske systemet er anordnet som følger.

De tar en lett aluminiumsramme 2 med rektangulær form, vikler en spole av tynn ledning rundt den. Rammen er montert på to halvakser O og O", som også er festet pilen til enheten 4. Aksen holdes av to tynne spiralfjærer 3. De elastiske kreftene til fjærene, bringer rammen tilbake til likevekt posisjon i fravær av strøm, velges slik at de er proporsjonale med avviksvinkelen til pilen fra posisjonsbalansen. Spolen er plassert mellom polene til en permanent magnet M med spisser i form av en hul sylinder. spolen er en myk jernsylinder 1. Denne utformingen gir en radiell retning av linjene for magnetisk induksjon i området der spolens svinger er plassert (se figur).

Som et resultat, i enhver posisjon av spolen, er kreftene som virker på den fra siden av magnetfeltet maksimale og, ved konstant strømstyrke, konstante. Vektorene F og -F representerer kreftene som virker på spolen fra magnetfeltet og dreier den. Spolen med strøm roterer til de elastiske kreftene fra siden av fjæren balanserer kreftene som virker på rammen fra siden av magnetfeltet. Ved å øke strømstyrken i rammen med 2 ganger, vil rammen rotere gjennom en vinkel som er dobbelt så stor. Dette er fordi F m ~I.

Kreftene som virker på rammen med strøm er direkte proporsjonale med strømstyrken, det vil si at ved å kalibrere enheten kan du måle strømstyrken i rammen.

På samme måte kan du stille inn enheten til å måle spenningen i kretsen, hvis du kalibrerer skalaen i volt, og motstanden til sløyfen med strøm må velges veldig stor sammenlignet med motstanden til kretsdelen som vi måle spenningen.

Driften av den elektriske motoren og forbrenningsmotoren

Intern forbrenningsmotor

I dag klarer vi oss ikke uten biler. Imidlertid er de alle forskjellige utseende, størrelse og kraft, men prinsippet for drift av motoren er i utgangspunktet det samme. I dag skal vi snakke om driften av motoren. Tross alt var sannsynligvis mange interessert i prinsippet om arbeidet. En motor er en kompleks mekanisme, men vi vil forstå dens hovedelementer.

Det er to hovedtyper motorer: totakts- og firetaktsmotorer. I totaktsmotorer skjer alle arbeidssykluser (prosesser for drivstoffblandingsinntak, eksosgasseksos, rensing) under en omdreining av veivakselen i to hovedsykluser. Motorer av denne typen har ikke ventiler (som i firetakts forbrenningsmotorer), deres rolle spilles av et stempel, som ved bevegelse lukker innløps-, utløps- og rensevinduene. Derfor er de enklere i design.

Effekten til en totaktsmotor med samme sylinderstørrelse og akselhastighet er teoretisk det dobbelte av en firetaktsmotor på grunn av et større antall driftssykluser. Den ufullstendige bruken av stempelslaget for ekspansjon, den verste frigjøringen av sylinderen fra restgasser og forbruket av en del av den genererte kraften for å blåse fører imidlertid til en økning i kraften med bare 60–70 %.

Så, vurder utformingen av en totakts forbrenningsmotor, vist i figur 1:

Motoren består av et veivhus, hvor en veivaksel og en sylinder er montert på lagre på begge sider. Et stempel beveger seg inne i sylinderen - en metallkopp omgitt av fjærringer (stempelringer) innebygd i spor på stempelet. Stempelringer lar ikke gassene som genereres under forbrenning av drivstoff passere mellom stempelet og sylinderveggene. Stempelet er utstyrt med en metallstang - en pinne, den kobler stempelet til koblingsstangen. Vevstangen overfører den lineære frem- og tilbakegående bevegelsen til stempelet til rotasjonsbevegelsen til veivakselen. Videre, spesielt på en scooter, overføres rotasjonsbevegelsen til variatoren.

Smøring av alle friksjonsflater og lagre inne i totaktsmotorer skjer ved hjelp av en drivstoffblanding, der den nødvendige mengden olje blandes. Figur 1 viser at drivstoffblandingen (gul) kommer inn i både veivkammeret til motoren (dette er hulrommet hvor veivakselen er festet og roterer) og sylinderen. Det er ingen smøring noe sted, og hvis det var det, ble det vasket av med drivstoffblandingen. Av denne grunn tilsettes olje i en viss andel til bensin. Oljetypen som brukes er spesiell, spesielt for totaktsmotorer. Den må tåle høye temperaturer og, når den brennes med drivstoff, etterlate et minimum av askeavleiringer. Nå om prinsippet om arbeid. Hele arbeidssyklusen i motoren utføres i to sykluser.

1. Kompresjonsslag. Stempelet beveger seg fra stempelets nedre dødpunkt (i denne posisjonen er stempelet i fig. 2, heretter kalt BDC for kort) til stempelets øvre dødpunkt (stempelposisjon i fig. 3, heretter kalt TDC). , først blokkerer purge 2, og deretter utløp 3 vinduer. Etter at stempelet lukker utløpsvinduet i sylinderen, begynner kompresjonen av den brennbare blandingen som tidligere har kommet inn i den. Samtidig, i veivkammeret 1, på grunn av dets tetthet og etter at stempelet lukker spylevinduene 2, dannes et vakuum under stempelet, under påvirkning av hvilket en brennbar blanding kommer inn i veivkammeret fra forgasseren gjennom forgasseren. innløpsvindu og åpningsventil.

2. Slagslag. Når stempelet er nær TDC, tennes den komprimerte arbeidsblandingen (1 i fig. 3) av en elektrisk gnist fra et stearinlys, som et resultat av at temperaturen og trykket til gassene øker kraftig. Under påvirkning av termisk ekspansjon av gasser beveger stempelet seg til NDC, mens de ekspanderende gassene utfører nyttig arbeid. På samme tid, å gå ned, skaper stempelet høytrykk i veivkammeret (komprimerer luft-drivstoffblandingen i det). Under trykk lukkes ventilen, og forhindrer dermed den brennbare blandingen i å gå inn i inntaksmanifolden igjen og deretter inn i forgasseren.

Når stempelet når utløpsvinduet (1 i fig. 4), åpnes det og avgassene slippes ut i atmosfæren, trykket i sylinderen synker. Med ytterligere bevegelse åpner stempelet spylevinduet (1 i fig. 5) og den brennbare blandingen komprimert i veivkammeret kommer inn gjennom kanalen (2 i fig. 5), fyller sylinderen og renser den for eksosrester.

Det er verdt å nevne tenningsprinsippet. Siden drivstoffblandingen trenger tid på å antennes, dukker det opp en gnist på stearinlyset litt før stempelet når TDC. Ideelt sett, jo raskere stempelet beveger seg, jo tidligere bør tenningen være, fordi stempelet fra gnistøyeblikket når TDC raskere. Det er mekaniske og elektroniske enheter som endrer tenningsvinkelen avhengig av motorturtallet. Praktisk talt for scootere opp til 2000 og utover. det fantes ingen slike systemer og tenningstidspunktet ble satt basert på optimal hastighet. På noen scootere, som Honda Dio ZX AF35, er en elektronisk bryter med dynamisk fremdrift installert. Med den utvikler motoren mer kraft.

Fordeler med firetaktsmotorer

* Større ressurs.

* God økonomi.

* Renere eksos.

* Ingen komplisert eksosanlegg nødvendig.

* Mindre støy. * Ingen grunn til å forhåndsblande olje med bensin

Fordeler med totaktsmotorer

* Mangel på store smøre- og gassdistribusjonssystemer for bensinalternativer.

* Høy effekt i form av 1 liter arbeidsvolum.

*Enklere og billigere å produsere

elektrisk motor

skapelseshistorie

I 1821, for å undersøke samspillet mellom ledere med strøm og magneter, fant Faraday at en elektrisk strøm som passerer gjennom en leder kan få denne lederen til å rotere rundt en magnet eller få en magnet til å rotere rundt en leder. Denne erfaringen viste den grunnleggende muligheten for å bygge en elektrisk motor.

Muligheten for å omdanne elektrisk energi til mekanisk energi er vist i mange andre eksperimenter. Så, i P. Barlows bok "The Study of Magnetic Attractions", publisert i 1824, ble en enhet kjent som "Barlows hjul" beskrevet.

Barlows hjul, i henhold til operasjonsprinsippet, var en unipolar elektrisk maskin som opererte i en motormodus: som et resultat av samspillet mellom magnetfeltet til permanente magneter og strømmen som går gjennom begge kobbergirene som sitter på samme akse, hjulene begynner å rotere raskt i samme retning. Barlow fant at en endring i kontakter eller en endring i posisjonen til polene til magnetene umiddelbart forårsaker en endring i rotasjonsretningen til hjulene.

Som et eksempel på en annen utforming av en elektrisk motor, kan enheten som ble beskrevet i 1833 av den engelske vitenskapsmannen W. Ricci tjene. Magnetfeltet i denne motoren ble skapt av en permanent stasjonær hesteskomagnet. En elektromagnet ble plassert mellom disse polene på en vertikal akse, gjennom hvis vikling en strøm ble ført. Strømretningen ble periodisk endret av bryteren. Samspillet mellom polene til den permanente magneten og elektromagneten førte til at elektromagneten roterte rundt aksen. Imidlertid kunne denne elektriske motoren, på grunn av sin primitive design og lave effekt, ikke være av praktisk betydning.

I enheten til den amerikanske fysikeren J. Henry skjedde endringen i polariteten til elektromagneten på grunn av en endring i retningen til strømmen som strømmer gjennom viklingen. Det brakte elektromagneten inn i en jevn vippebevegelse. I modellen bygget av Henry selv gjorde elektromagneten 75 svingninger i minuttet. Effekten til motorer av denne typen var veldig liten, omtrent 0,05 watt.

I 1834-1860. konstruksjoner dukket opp med rotasjonsbevegelsen til et tydelig stanganker. Dreiemomentet på akselen til slike motorer var vanligvis kraftig pulserende.

Mest viktige verk for design av elektriske motorer tilhører den russiske forskeren B. S. Yakobi. Ved å studere designene til de elektriske motorene til forgjengerne hans, der den frem- og tilbakegående eller gyngende bevegelsen til ankeret ble utført, kommenterte Jacobi en av dem: "et slikt apparat vil ikke være mer enn et morsomt leketøy for å berike fysiske skap" og at «det vil ikke være mulig å anvende det i stor skala med noen økonomisk fordel. Derfor vendte han oppmerksomheten mot å bygge en kraftigere elektrisk motor med en roterende bevegelse av ankeret.

I 1834 bygde og beskrev Jacobi en elektrisk motor som fungerte etter prinsippet om tiltrekning og frastøting mellom elektromagneter. Denne motoren hadde to grupper U-formede elektromagneter, hvorav den ene var plassert på en fast ramme, og den andre lignende gruppen - på en roterende skive. Et batteri av galvaniske celler ble brukt som strømkilde for å drive elektromagnetene. En kommutator ble brukt til vekselvis å endre polariteten til de bevegelige elektromagnetene.

Jacobi bygde sin første elektriske motor i mai 1834, og i november samme år presenterte han en rapport om denne enheten til Paris Academy of Sciences. Den ble lest på et møte i Akademiet i desember 1834 og umiddelbart publisert.

I 1837 bygde den amerikanske teknikeren T. Davenport også en elektrisk motor med direkte rotasjon av ankeret, der bevegelige elektromagneter samvirket med faste permanentmagneter.

Prinsipp for operasjon

DC-motorer brukes i de elektriske stasjonene som krever et stort utvalg av hastighetskontroll, høy nøyaktighet for å opprettholde rotasjonshastigheten til stasjonen, hastighetskontroll opp fra den nominelle.

Hvordan er likestrømsmotorer

Driften av en DC-elektrisk motor er basert på fenomenet elektromagnetisk induksjon. Fra det grunnleggende innen elektroteknikk er det kjent at en strømførende leder plassert i et magnetfelt blir utsatt for en kraft bestemt av venstrehåndsregelen:

hvor I er strømmen som strømmer gjennom lederen, B er induksjonen av magnetfeltet; L er lengden på lederen.

Når lederen krysser magneten kraftlinjer biler i den induseres elektromotorisk kraft, som i forhold til strømmen i lederen er rettet mot den, derfor kalles det omvendt eller motvirkende (mot-e.d. s). Elektrisk energi i motoren omdannes til mekanisk energi og brukes delvis på oppvarming av lederen.

Strukturelt sett består alle DC-elektriske motorer av en induktor og et anker adskilt av et luftgap.

DC-motorinduktoren brukes til å lage et stasjonært magnetfelt på maskinen og består av en ramme, hoved- og tilleggspoler. Rammen brukes til å fikse hoved- og tilleggspolene og er et element i maskinens magnetiske krets. På hovedpolene er det eksitasjonsviklinger designet for å skape et magnetfelt på maskinen, på tilleggspolene er det en spesiell vikling som tjener til å forbedre koblingsforholdene.

Ankeret til en likestrømsmotor består av et magnetisk system satt sammen av separate ark, en arbeidsvikling lagt i spor, og en kollektor som brukes til å forsyne fungerende vikling likestrøm.

Samleren er en sylinder montert på motorakselen og valgt fra kobberplater isolert fra hverandre. Det er fremspring-cockerels på samleren, som endene av armaturviklingsseksjonene er loddet til. Fjerning av strøm fra kollektoren utføres ved hjelp av børster som gir glidende kontakt med kollektoren. Børstene er festet i børsteholdere, som holder dem i en bestemt posisjon og gir nødvendig pressing av børsten på overflaten av oppsamleren. Børster og børsteholdere er festet på en travers koblet til motorhuset.

Innkobling av likestrømsmotorer

Under driften av DC-motoren, beveger børstene, som glir over overflaten til den roterende samleren, sekvensielt fra en samleplate til en annen. I dette tilfellet blir de parallelle seksjonene av armaturviklingen byttet og strømmen i dem endres. Endringen i strøm skjer på et tidspunkt da viklingens spole kortsluttes av børsten. Denne vekslingsprosessen og fenomenene knyttet til den kalles veksling.

I øyeblikket for veksling i den kortsluttede delen av viklingen induseres e under påvirkning av sitt eget magnetfelt. d.s. selvinduksjon. Den resulterende e. d.s. forårsaker en ekstra strøm i den kortsluttede delen, som skaper en ujevn fordeling av strømtettheten på kontaktflaten til børstene. Denne omstendigheten regnes som hovedårsaken til gnistdannelsen av samleren under børsten. Kvaliteten på svitsjen vurderes av graden av gnistdannelse under børstens løpekant og bestemmes av skalaen til graden av gnistdannelse.

Måter å begeistre likestrømsmotorer

Eksitering av elektriske maskiner forstås som dannelsen av et magnetisk felt i dem, som er nødvendig for driften av en elektrisk motor.

I henhold til eksitasjonsmetoden er DC-elektriske motorer delt inn i fire grupper:

1. C uavhengig opphisselse, der eksitasjonsviklingen NOV drives av en ekstern DC-kilde.

2. C parallell eksitasjon(shunt), der eksitasjonsviklingen SHOV er koblet parallelt med strømkilden til armaturviklingen.

3. Med seriell eksitasjon (serie), der eksitasjonsviklingen til SOW er koblet i serie med armaturviklingen.

4. Motorer med blandet eksitasjon (forbindelse), som har en serie SOV og en parallell SOV av eksitasjonsviklingen.

Starter likestrømsmotorer

Ved første start av motoren er ankeret stasjonært og mot-e. d.s. og ankerspenningen er null, derfor Ip = U / Rya.

Motstanden til armaturkretsen er liten, så startstrømmen er 10 til 20 ganger eller mer enn merkestrømmen. Dette kan forårsake betydelige elektrodynamiske krefter i armaturviklingen og dens overoppheting, slik at motoren startes ved hjelp av startreostater - aktive motstander inkludert i armaturkretsen.

Motorer opp til 1 kW tillater direkte start.

Motstandsverdien til startreostaten velges i henhold til motorens tillatte startstrøm. Reostaten er trinnvis for å forbedre smidigheten ved å starte den elektriske motoren.

Ved starten av starten introduseres hele motstanden til reostaten. Når ankerhastigheten øker, oppstår mot-e. d.s., som begrenser startstrømmene. Gradvis fjerning trinn for trinn av motstanden til reostaten fra ankerkretsen, økes spenningen som tilføres ankeret. Hastigheten til en DC-motor kan kontrolleres på tre måter: ved å endre motorens eksitasjonsfluks, ved å endre spenningen som påføres motoren, og ved å endre motstanden i ankerkretsen.

Mest bred applikasjon mottok de to første reguleringsmetodene, den tredje metoden brukes sjelden: den er uøkonomisk, mens motorhastigheten i betydelig grad avhenger av lastsvingninger Mekaniske egenskaper til en DC-elektrisk motor med forskjellige metoder for hastighetskontroll

Den fete linjen er den naturlige avhengigheten av hastigheten av dreiemomentet på akselen, eller, som er det samme, av ankerstrømmen. Den rette linjen til den naturlige mekaniske karakteristikken avviker noe fra den horisontale stiplede linjen. Dette avviket kalles ustabilitet, ikke-stivhet, noen ganger statisk. Gruppen av ikke-parallelle linjer I tilsvarer reguleringen av hastigheten ved eksitasjon, parallelle linjer II oppnås som et resultat av endring av ankerspenningen, og til slutt er vifte III resultatet av å introdusere et aktivt motstandsanker i kretsen.

Verdien av eksitasjonsstrømmen til en DC-motor kan kontrolleres ved hjelp av en reostat eller en hvilken som helst enhet hvis aktive motstand kan endres i verdi, for eksempel en transistor. Med en økning i motstanden i kretsen reduseres eksitasjonsstrømmen, motorhastigheten øker. Når den magnetiske fluksen er svekket mekaniske egenskaper er plassert over det naturlige (dvs. over egenskapene i fravær av en reostat). Økning av motorturtallet gir økt gnistdannelse under børstene. I tillegg, når den elektriske motoren drives med en svekket strømning, reduseres stabiliteten til driften, spesielt når variable belastninger på skaftet. Derfor overskrider ikke grensene for hastighetsregulering på denne måten 1,25 - 1,3 av den nominelle.

Variabel spenningskontroll krever en konstant strømkilde som en generator eller omformer. Slik regulering brukes i alle industrielle elektriske drivsystemer: en generator - en DC-motor (G - DPT), en elektrisk maskinforsterker - en DC-motor (EMU - DPT), en magnetisk forsterker - en DC-motor (MU - DPT), en tyristoromformer - en DC-motor (T - DPT).

Bremsing av DC-motorer

I elektriske stasjoner med likestrømsmotorer brukes tre metoder for bremsing: dynamisk, regenerativ og omvendt strømbremsing.

Dynamisk bremsing DC-motor utføres ved å kortslutte motorens ankervikling eller gjennom en motstand. I dette tilfellet begynner DC-motoren å fungere som en generator, og konverterer den mekaniske energien som er lagret av den til elektrisk energi. Denne energien frigjøres i form av varme i motstanden som armaturviklingen er lukket til. Dynamisk bremsing gir en nøyaktig stopp av elmotoren.

Regenerativ bremsing av en DC-motor utføres når den elektriske motoren koblet til nettverket roteres av aktuatoren med en hastighet som overstiger den ideelle tomgangshastigheten. Så e. d.s. indusert i motorviklingen overstiger verdien av nettspenningen, strømmen i motorviklingen endrer retning til motsatt. Den elektriske motoren bytter til å fungere i generatormodus, og gir energi til nettverket. Samtidig vises et bremsemoment på akselen. En slik modus kan oppnås i drevene til løftemekanismer når du senker lasten, så vel som når du kontrollerer motorhastigheten og under bremseprosesser i DC elektriske stasjoner.

Regenerativ bremsing av en DC-motor er den mest økonomiske måten, da den returnerer elektrisiteten til nettet. I den elektriske driften av verktøymaskiner for metallskjæring brukes denne metoden for hastighetskontroll i G-DPT- og EMU-DPT-systemene.

Bremsing ved mot-inkludering av en DC-motor utføres ved å endre polariteten til spenningen og strømmen i ankerviklingen. Når ankerstrømmen vekselvirker med magnetfeltet til feltviklingen, dannes et bremsemoment, som avtar når motorhastigheten avtar. Når motorhastigheten synker til null, må motoren kobles fra nettverket, ellers vil den begynne å svinge i motsatt retning.

Historien om den elektriske motoren

Prinsippet om å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi ved hjelp av et elektromagnetisk felt ble demonstrert av den britiske forskeren Michael i 1821 og besto av en fritthengende ledning dyppet i kvikksølv. En permanent magnet ble installert i midten av kvikksølvbadet. Når strøm ble ført gjennom ledningen, roterte ledningen rundt magneten, noe som viste at strømmen forårsaket et syklisk magnetfelt rundt ledningen. Denne motoren blir ofte demonstrert i fysikktimer ved å bruke saltlake i stedet for giftig kvikksølv. Dette er den enkleste formen for klassen elektriske motorer. Den neste forbedringen er . Det var en demonstrasjonsenhet, ubrukelig i praktiske applikasjoner på grunn av begrenset kraft.

Oppfinnerne forsøkte å lage en elektrisk motor for industrielle behov. De prøvde å få jernkjernen til å bevege seg i feltet til en elektromagnet som beveger seg frem og tilbake, det vil si måten et stempel beveger seg i en dampmotorsylinder. Den russiske forskeren B.S. Yakobi tok en annen vei. I 1834 skapte han verdens første praktiske elektriske motor med roterende armatur og publiserte et teoretisk verk "Om bruken av elektromagnetisme til å drive en maskin." skrev at motoren hans er enkel og "gir en direkte sirkulær bevegelse, som er mye lettere å konvertere til andre typer bevegelse enn frem- og tilbakegående."

rotasjonsbevegelse anker i Jacobi-motoren skyldtes vekslende tiltrekning og frastøting av elektromagneter. Fast gruppe U-formede elektromagneterble drevet av strøm direkte fra et galvanisk batteri, og retningen til strømmen i disse elektromagnetene forble uendret. Den bevegelige gruppen av elektromagneter ble koblet til batteriet gjennom en kommutator, ved hjelp av hvilken retningen til strømmen i hver elektromagnet endret seg en gang per omdreining av disken. I dette tilfellet endret polariteten til elektromagnetene seg tilsvarende, og hver av de bevegelige elektromagnetene ble vekselvis tiltrukket og frastøtt av den tilsvarende stasjonære elektromagneten: motorakselen begynte å rotere. Effekten til en slik motor var bare 15 watt. Deretter brakte Jacobi kraften til den elektriske motoren til 550 watt. Denne motoren ble først installert på en båt og senere på en jernbaneplattform.

I 1839 bygde Jacobi en båt med elektromagnetisk motor, som utviklet 1 hestekrefter fra 69 Grove-elementer og flyttet båten med 14 passasjerer langs Neva mot strømmen. Dette var den første anvendelsen av elektromagnetisme til bevegelse i stor skala.

Strukturen til den elektriske motoren

Rotor -. stator.

Stator -fast delelektrisk, skulderbladrotor. I mitt tilfelle spiller batteriet rollen som statoren. Statoren har to poler.

Bruk av elektrisk motor

Elektriske motorer brukes overalt. Selv hjemme kan du finne et stort antall elektriske motorer. Elektriske motorer brukes i klokker, mikrobølgeovnsvifter, vaskemaskiner, datavifter, klimaanlegg, juicepresser, etc.

Prinsippet for drift av den elektriske motoren

En elektrisk motor er ganske enkelt en enhet for effektivt å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi.

Denne transformasjonen er basert på magnetisme. Elektriske motorer bruker permanente magneter og elektromagneter, og bruker de magnetiske egenskapene til ulike materialer for å lage disse fantastiske enhetene.

Rotor -en roterende del av motorer og arbeidsmaskiner, på hvilke organer er plassert som mottar energi fra arbeidsvæsken eller gir den til arbeidsvæsken. Rotoren er laget i form av trommer, skiver, hjul (i mitt tilfelle en ring). Rotoren er nært knyttet til konseptetstator. rotoren har minst ett par poler (som statoren, ellers kan ikke motoren gå)

Stator -fast delelektrisk, skulderbladog en annen maskin som samhandler med den bevegelige delen -rotor. I mitt tilfelle spiller batteriet rollen som statoren). Statoren har to poler.

Forskningsarbeid om emnet: "Elektrisk motor" Arbeidet ble utført av: en student i 9. klasse ved den kommunale utdanningsinstitusjonen "Gymnasium nr. 1 i Maysky" Golovchansky Sergey Veileder: lærer i fysikk ved den kommunale utdanningsinstitusjonen "Gymnasium nr. 1 i Maisky" Zhuravlev Alexander Mikhailovich

Studieobjekt: elektrisk motor. Studieemne: nivået på dens bruk i Moderne samfunn takket være dens tekniske egenskaper.Formål: å uavhengig produsere modeller av elektriske motorer, som er utgangspunktet for å lage moderne elektriske motorer, og eksperimentelt bestemme effektiviteten til en modell av en treningselektrisk motor. Oppgaver: - å studere prinsippene drift av en elektrisk motor; - å bli kjent med historien om utviklingen av en elektrisk motor; ; - lage modeller av elektriske motorer; - beregne virkningsgraden til den elektriske motoren.

HISTORISK VEI TIL DEN ELEKTRISKE MOTOREN Jacobi B.S. 1834 skapte verdens første praktiske elektriske motor med et roterende anker Michael Faraday 1821 demonstrerte prinsippet om å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi ved hjelp av et elektromagnetisk felt Peter Barlow 1824 Barlows hjul hadde ingen praktisk betydning og har fortsatt å denne dagen etent

Fysikken til en elektrisk motor Venstrehåndsregelen Et magnetfelt er en form for materie som omgir elektriske ladninger i bevegelse. Begrepet "magnetisk felt" ble først introdusert i 1845 av den engelske fysikeren Faraday. Kraften som et magnetfelt virker på en strømførende leder med kalles amperekraften. Retningen til Ampère-kraftvektoren bestemmes av venstrehåndsregelen.

DRIFTSPRINSIPP FOR EN ELEKTRISK MOTOR I elektriske motorer brukes virkningen av Ampere-kraften til å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Effektiviteten til kraftige elektriske motorer når 98%. Ingen annen motor har så høy virkningsgrad.

Konverteringseffektivitet for elektrisk motor

Hovedkonklusjonene av arbeidet 1. N. Syadristy laget den minste elektriske motoren i verden. Motoren har 15 deler, men dimensjonene er 4 ganger mindre enn et valmuefrø! 2. De største DC-elektriske motorene brukes til å drive propellene til de russiske atomdrevne isbryterne Sibir og Arktika. Motoreffekt 176.000 kW, virkningsgrad - 0,95. 3. Ved å prøve å lage denne eller den enheten på egen hånd, fant jeg ut at hver av dem har sine egne "hemmeligheter", uten å vite hvilke enheter som rett og slett ikke vil fungere. 4. Etter å ha gjort mye arbeid med å studere litteraturen om opprettelsen av de første elektriske motorene, om de fysiske prinsippene for deres drift, om deres implementering i dag i alle grener av livet, kan jeg med sikkerhet si at den elektriske motoren virkelig er en moderne alternativ oppfinnelse.

Plan:

Introduksjon

• 1 Driftsprinsipp
• 2 Klassifisering av elektriske motorer
  • 2.1 DC-motorer
  • 2.2 AC motorer
  • 2.3
• 3 Historie
Notater

Introduksjon

Elektriske motorer med forskjellig effekt (750 W, 25 W, for en CD-spiller, for et leketøy, for en diskettstasjon). Batteri "Krona" er gitt for sammenligning

Elektrisk motor- en elektrisk maskin (elektromekanisk omformer), der elektrisk energi omdannes til mekanisk energi, bivirkning er frigjøring av varme.

1. Driftsprinsipp

Driften av enhver elektrisk maskin er basert på prinsippet om elektromagnetisk induksjon. elektrisk maskin består av en stator (fast del) og en rotor (anker i tilfelle av en DC-maskin) (bevegelig del), elektrisk støt(eller også permanente magneter) der faste og/eller roterende magnetiske felt skapes.

stator- den faste delen av den elektriske motoren, oftest - den eksterne. Avhengig av type motor kan den lage et stasjonært magnetfelt og bestå av permanente magneter og/eller elektromagneter, eller generere et roterende magnetfelt (og bestå av viklinger drevet av vekselstrøm).

Rotor- den bevegelige delen av den elektriske motoren, oftest plassert inne i statoren.

Rotoren kan bestå av:

• permanente magneter;
• viklinger på kjernen (koblet gjennom en børstesamlerenhet);
• kortsluttet vikling ("ekornhjul" eller "ekornbur"), der strømmer oppstår under påvirkning av et roterende magnetfelt på statoren).

Samspillet mellom de magnetiske feltene til statoren og rotoren skaper et dreiemoment som setter motorrotoren i bevegelse. Slik blir den elektriske energien som tilføres motorviklingene omdannet til mekanisk (kinetisk) rotasjonsenergi. Den resulterende mekaniske energien kan brukes til å drive mekanismer.

2. Klassifisering av elektriske motorer

I henhold til prinsippet om dreiemomentgenerering kan elektriske motorer deles inn i hysterese og magnetoelektrisk. For motorer i den første gruppen skapes dreiemomentet på grunn av hysterese når rotoren remagnetiseres. Disse motorene er ikke tradisjonelle og er ikke mye brukt i industrien.

De vanligste er magnetoelektriske motorer, som, i henhold til typen energi som forbrukes, er delt inn i to store grupper - i DC-motorer og AC motorer(finnes også universalmotorer, som kan drives av begge typer strøm).

2.1. DC-motorer

Utskåret DC-motor. Til høyre er en samler med børster

DC motor- en elektrisk motor drevet av likestrøm. Denne gruppen av motorer, i sin tur, i henhold til tilstedeværelsen av en børstesamlerenhet, er delt inn i:

1. samlermotorer;
2. børsteløse motorer.

Børstesamlerenheten gir Elektrisk forbindelse kretser til de roterende og stasjonære delene av maskinen og er det mest upålitelige og vanskelige å vedlikeholde konstruksjonselementet:27.

I henhold til typen eksitasjon kan samlemotorer deles inn i:

1. motorer med eksitasjon fra elektromagneter;
2. motorer med permanent magneteksitasjon.

Motorene i den første gruppen inneholder eksitasjonsviklinger som drives av elektrisk strøm, mens det er mulig ulike måter deres forbindelser:

1. parallellkobling av eksitasjons- og armaturviklingene;
2. seriekobling av eksitasjons- og armaturviklingene;
3. blandet tilkobling av eksitasjons- og armaturviklinger.

Børsteløse motorer (børsteløse motorer) - elektriske motorer laget i form av et lukket system ved hjelp av en rotorposisjonssensor, et kontrollsystem (koordinatomformer) og en krafthalvlederomformer (inverter). Driftsprinsippet til disse motorene ligner på operasjonsprinsippet synkrone motorer :28 .

2.2. AC motorer

Trefase asynkronmotorer

AC motor- en elektrisk motor drevet av vekselstrøm. I henhold til operasjonsprinsippet er disse motorene delt inn i synkron og asynkrone motorer. Den grunnleggende forskjellen er at i synkrone maskiner beveger den første harmoniske av statorens magnetomotoriske kraft seg med rotasjonshastigheten til rotoren, mens det i asynkrone maskiner alltid må være en hastighetsforskjell.

Synkron motor- en elektrisk vekselstrømmotor, hvis rotor roterer synkront med magnetfeltet til forsyningsspenningen. Disse motorene brukes vanligvis med høy effekt (hundrevis av kilowatt og over):28.

Det er synkronmotorer med diskret vinkelforskyvning av rotoren - trinnmotorer. De har en gitt posisjon av rotoren er fikset ved å levere strøm til de tilsvarende viklingene. Overgangen til en annen posisjon utføres ved å fjerne forsyningsspenningen fra noen viklinger og overføre den til andre. En annen type synkronmotorer er en ventilreluktansmotor, hvis strømforsyning til viklingene er dannet ved hjelp av halvlederelementer.

Asynkron motor- en vekselstrømsmotor, der rotorhastigheten er forskjellig fra frekvensen til det roterende magnetiske feltet som skapes av forsyningsspenningen. Disse motorene er de vanligste for tiden.

I henhold til antall faser er AC-motorer delt inn i:

• enkeltfase - startes manuelt, eller har en startvikling, eller har en faseskiftende krets;
• to-fase - inkludert kondensator;
• tre-fase;
• multifase;

2.3. Universal kommutatormotor

Universal kommutatormotor - kommutatormotor som kan operere på både likestrøm og vekselstrøm. AC-motorer drevet av et 50 Hz industrielt nettverk tillater ikke høyere hastighet enn 3000 rpm. Derfor for å få høye frekvenser de bruker en kollektorelektrisk motor, som dessuten er lettere og mindre enn en AC-motor med samme effekt, eller de bruker spesielle overføringsmekanismer som endrer mekanismens kinematiske parametere til det vi trenger (multiplikatorer). Når du bruker frekvensomformere eller har et høyfrekvensnettverk (100, 200, 400 Hz), er AC-motorer lettere og mindre enn kollektormotorer (kollektorenheten tar noen ganger halve plassen). Ressurs induksjonsmotorer vekselstrøm er mye høyere enn kollektorens, og bestemmes av tilstanden til lagrene og isolasjonen til viklingene.

En synkronmotor med en rotorposisjonssensor og en omformer er en elektronisk analog til en DC-kollektormotor.

3. Historie

Prinsippet om å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi ved hjelp av et elektromagnetisk felt ble demonstrert av den britiske forskeren Michael Faraday i 1821 og besto av en fritthengende ledning dyppet i en dam av kvikksølv. En permanent magnet ble installert midt i kvikksølvbassenget. Når strøm ble ført gjennom ledningen, roterte ledningen rundt magneten, noe som viste at strømmen forårsaket et syklisk magnetfelt rundt ledningen. Denne motoren blir ofte demonstrert i fysikktimer ved å bruke saltlake i stedet for giftig kvikksølv. Dette er den enkleste formen for klassen elektriske motorer. Den neste forbedringen er Barlow Wheel. Det var en demonstrasjonsenhet, uegnet for praktiske bruksområder på grunn av begrenset kraft. Oppfinnerne forsøkte å lage en elektrisk motor for industrielle behov. De forsøkte å få jernkjernen til å bevege seg i feltet til en elektromagnet som beveger seg frem og tilbake, dvs. måten et stempel beveger seg på i en dampmaskinsylinder. Den russiske vitenskapsmannen B.S. Jacobi gikk den andre veien. I 1834 skapte han verdens første praktiske elektriske motor med roterende armatur og publiserte et teoretisk verk "Om bruken av elektromagnetisme til å drive en maskin." B.S. Jacobi skrev at motoren hans er enkel og "gir en direkte sirkulær bevegelse, som er mye lettere å konvertere til andre typer bevegelse enn frem- og tilbakegående."

Rotasjonsbevegelsen til ankeret i Jacobi-motoren skyldtes vekslende tiltrekning og frastøting av elektromagneter. En fast gruppe U-formede elektromagneter ble drevet av strøm direkte fra et galvanisk batteri, og strømretningen i disse elektromagnetene forble uendret. Den bevegelige gruppen av elektromagneter ble koblet til batteriet gjennom en kommutator, ved hjelp av hvilken retningen til strømmen i hver elektromagnet endret seg en gang per omdreining av disken. I dette tilfellet endret polariteten til elektromagnetene seg tilsvarende, og hver av de bevegelige elektromagnetene ble vekselvis tiltrukket og frastøtt av den tilsvarende stasjonære elektromagneten: motorakselen begynte å rotere. Effekten til en slik motor var bare 15 watt. Deretter brakte Jacobi kraften til den elektriske motoren til 550 watt. Denne motoren ble først installert på en båt og senere på en jernbaneplattform.

Den 13. september 1838 seilte en båt med 12 passasjerer oppover Neva mot strømmen med en hastighet på rundt 3 km/t. Båten var utstyrt med skovlhjul. Hjulene ble drevet av en elektrisk motor, som mottok strøm fra et batteri med 320 galvaniske celler. Så for første gang dukket det opp en elektrisk motor på et skip.