Principiul de funcționare a motorului electric.

motor electric – este doar un dispozitiv pentru conversie eficientă energie electricaîn mecanică.

Această transformare se bazează pe magnetism. Motoarele electrice folosesc magneți permanenți și electromagneți și folosesc proprietățile magnetice ale diferitelor materiale pentru a crea aceste dispozitive uimitoare.

Există mai multe tipuri de motoare electrice. Observăm două clase principale: AC și DC.

Motoarele AC (curent alternativ) necesită o sursă de alimentare pentru a funcționa. curent alternativ sau tensiune (puteți găsi o astfel de sursă în orice priză electrică in casa).

Motoarele electrice din clasa DC (curent continuu) necesită o sursă de curent continuu sau tensiune pentru funcționare (o astfel de sursă o puteți găsi în orice baterie).

Motoarele universale pot fi acționate din orice tip de sursă.

Nu numai designul motoarelor este diferit, ci și modul de control al vitezei și al cuplului este diferit, deși principiul conversiei energiei este același pentru toate tipurile.

Dispozitivul și principiul de funcționare al celui mai simplu motor electric.

Proiectarea unui motor electric se bazează pe un efect descoperit de Michael Faraday în 1821: că interacțiunea unui curent electric și a unui magnet poate provoca o rotație continuă. Unul dintre primele motoare care a găsit aplicație practică a fost motorul lui Boris Semenovich Jacobi (1801–1874), care a pus în mișcare o barcă cu 12 pasageri la bord. Cu toate acestea, pentru utilizarea pe scară largă a motorului electric, era nevoie de o sursă de energie electrică ieftină - un generator electromagnetic.

Principiul de funcționare al unui motor electric este foarte simplu: rotația este cauzată de forțele de atracție și repulsie magnetice care acționează între polii unui electromagnet mobil (rotor) și polii corespunzători ai unui electromagnet extern. camp magnetic creat de un electromagnet fix (sau magnet permanent) - statorul.

Partea rotativă a mașinii electrice se numește rotor (sau armătură), iar partea staționară se numește stator. Într-un motor simplu de curent continuu, unitatea bobină servește drept rotor, iar magnetul permanent servește drept stator.

Dificultatea constă în realizarea unei rotații continue a motorului. Și pentru aceasta, este necesar să vă asigurați că polul electromagnetului mobil, atras de polul opus al statorului, se schimbă automat în opus - atunci rotorul nu se va îngheța pe loc, ci se va întoarce mai departe - prin inerție și sub actiunea respingerii care s-a ivit in acel moment.

Un colector este utilizat pentru comutarea automată a polilor rotorului. Este o pereche de plăci fixate pe arborele rotorului, la care sunt conectate înfășurările rotorului. Curentul este furnizat acestor plăci prin contacte de colectare a curentului (perii). Când rotorul este rotit cu 180°, plăcile își schimbă locul - aceasta schimbă automat direcția curentului și, în consecință, polii electromagnetului mobil. Deoarece polii asemănători se resping unul pe altul, bobina continuă să se rotească, iar polii săi sunt atrași de polii corespunzători de pe cealaltă parte a magnetului.

Cel mai simplu motor electric

Cel mai simplu motor electric funcționează numai pe DC(din baterie). Curentul trece printr-o buclă situată între polii unui magnet permanent. Interacțiunea câmpurilor magnetice ale cadrului cu curentul și magnetul face ca cadrul să se rotească. După fiecare jumătate de tură, colectorul comută contactele cadrului, potrivite pentru baterie și, prin urmare, cadrul se rotește.

În unele motoare, un electromagnet este folosit în locul unui magnet permanent pentru a crea un câmp magnetic. Bobinele de sârmă ale unui astfel de electromagnet se numesc înfășurare de excitație.

Motoarele electrice sunt folosite peste tot. Chiar și acasă, puteți găsi un număr mare de motoare electrice. Motoarele electrice sunt folosite în ceas, în ventilator cuptor cu microunde, în mașină de spălat, în ventilatoarele computerelor, într-un aparat de aer condiționat, într-un storcător etc., etc. Ei bine, motoarele electrice folosite în industrie pot fi enumerate la nesfârșit. Dimensiunile fizice variază de la dimensiunea unui cap de chibrit la dimensiunea unui motor de locomotivă.

Motorul electric industrial prezentat mai jos funcționează atât cu curent continuu, cât și cu curent alternativ. Statorul său este un electromagnet care creează un câmp magnetic. Înfășurările motorului sunt conectate pe rând prin perii la sursa de alimentare. Unul câte unul, ei rotesc rotorul printr-un unghi mic, iar rotorul se rotește continuu.

Instrumente electrice de masura.

Instrumente electrice de masura -o clasă de dispozitive utilizate pentru măsurarea diferitelor mărimi electrice.

Grupul de dispozitive electromagnetice este cel mai comun. Principiul funcționării lor, folosit pentru prima dată de F. Kohlrausch în 1884, se bazează pe mișcarea unei piese mobile de fier sub influența unui flux magnetic creat de o bobină prin care trece un curent. Implementarea practică a acestui principiu este variată.

Acțiunea de orientare a câmpului magnetic asupra circuitului cu curent este utilizată în instrumentele electrice de măsură ale sistemului magnetoelectric - ampermetre, voltmetre etc.

Dispozitivul dispozitivului sistemului magnetoelectric

Dispozitivul de măsurare al sistemului magnetoelectric este dispus după cum urmează.

Ei iau un cadru ușor de aluminiu 2 de formă dreptunghiulară, înfășoară o bobină de sârmă subțire în jurul lui. Cadrul este montat pe două semiaxe O și O", de care este atașată și săgeata dispozitivului 4. Axa este ținută de două arcuri spiralate subțiri 3. Forțele elastice ale arcurilor, readucerea cadrului la echilibru. poziție în absența curentului, sunt selectate astfel încât să fie proporționale cu unghiul de abatere al săgeții de la echilibrul de poziție.Bobina este plasată între polii unui magnet permanent M cu vârfuri de forma unui cilindru gol. În interior bobina este un cilindru din fier moale 1.Acest design oferă o direcție radială a liniilor de inducție magnetică în zona în care sunt situate spirele bobinei (vezi figura).

Ca urmare, în orice poziție a bobinei, forțele care acționează asupra acesteia din partea câmpului magnetic sunt maxime și, la o putere constantă a curentului, sunt constante. Vectorii F și -F reprezintă forțele care acționează asupra bobinei din câmpul magnetic și o rotesc. Bobina cu curent se rotește până când forțele elastice din partea arcului echilibrează forțele care acționează asupra cadrului din partea câmpului magnetic. Prin creșterea puterii curente a cadrului de 2 ori, cadrul se va roti printr-un unghi de două ori mai mare. Aceasta deoarece F m ~I.

Forțele care acționează asupra cadrului cu curentul sunt direct proporționale cu puterea curentului, adică prin calibrarea dispozitivului, puteți măsura puterea curentului în cadru.

În același mod, puteți seta dispozitivul să măsoare tensiunea din circuit, dacă calibrați scara în volți, iar rezistența buclei cu curent trebuie aleasă foarte mare în comparație cu rezistența secțiunii circuitului pe care am măsurați tensiunea.

Funcționarea motorului electric și a motorului cu ardere internă

Motor cu combustie interna

Astăzi nu ne putem lipsi de mașini. Cu toate acestea, toate sunt diferite aspect, dimensiunea și puterea dar principiul de funcționare al motorului este practic același. Astăzi vom vorbi despre funcționarea motorului. La urma urmei, probabil, mulți erau interesați de principiul activității sale. Un motor este un mecanism complex, dar îi vom înțelege principalele, principalele elemente.

Există două tipuri principale de motoare: în doi timpi și în patru timpi. La motoarele în doi timpi, toate ciclurile de lucru (procese de admisie a amestecului de combustibil, evacuare a gazelor de eșapament, purjare) au loc în timpul unei rotații a arborelui cotit în două cicluri principale. Motoarele de acest tip nu au supape (ca în motoarele cu ardere internă în patru timpi), rolul lor este jucat de un piston, care, la mișcare, închide ferestrele de admisie, de evacuare și de purjare. Prin urmare, sunt mai simple în design.

Puterea unui motor în doi timpi cu aceeași dimensiune a cilindrului și turație a arborelui este teoretic de două ori mai mare decât a unui motor în patru timpi datorită unui număr mai mare de cicluri de funcționare. Cu toate acestea, utilizarea incompletă a cursei pistonului pentru expansiune, cea mai proastă eliberare a cilindrului de gazele reziduale și cheltuirea unei părți din puterea generată pentru suflare duc la o creștere a puterii cu doar 60-70%.

Deci, luați în considerare proiectarea unui motor cu ardere internă în doi timpi, prezentată în Figura 1:

Motorul este format dintr-un carter, în care un arbore cotit și un cilindru sunt montate pe lagăre pe ambele părți. Un piston se mișcă în interiorul cilindrului - o cupă de metal înconjurată de inele de arc (securi de piston) încorporate în caneluri de pe piston. Segurile de piston nu permit gazelor generate în timpul arderii combustibilului să treacă între piston și pereții cilindrului. Pistonul este echipat cu o tijă metalică - un știft, conectează pistonul la tija de legătură. Biela transferă mișcarea alternativă liniară a pistonului în mișcarea de rotație a arborelui cotit. Mai mult, în special pe un scuter, mișcarea de rotație este transmisă variatorului.

Ungerea tuturor suprafețelor de frecare și a rulmenților din interiorul motoarelor în doi timpi are loc cu ajutorul unui amestec de combustibil, în care se amestecă cantitatea necesară de ulei. Figura 1 arată că amestecul de combustibil (galben) intră atât în ​​camera manivelă a motorului (aceasta este cavitatea în care arborele cotit este fixat și se rotește), cât și în cilindr. Nu există lubrifiere nicăieri și, dacă a existat, a fost spălat cu amestecul de combustibil. Din acest motiv, uleiul este adăugat într-o anumită proporție la benzină. Tipul de ulei folosit este special, special pentru motoarele în doi timpi. Trebuie să reziste la temperaturi ridicate și, atunci când este ars cu combustibil, să lase un minim de depuneri de cenușă. Acum despre principiul muncii. Întregul ciclu de lucru în motor se realizează în două cicluri.

1. Cursa de compresie. Pistonul se deplasează de la punctul mort inferior al pistonului (în această poziție pistonul este în Fig. 2, denumit în continuare BDC pe scurt) la punctul mort superior al pistonului (poziția pistonului în Fig. 3, denumit în continuare TDC) , mai întâi blocând geamurile de purjare 2, apoi ieșirea 3. După ce pistonul închide fereastra de evacuare în cilindru, începe comprimarea amestecului combustibil care a intrat anterior în el. În același timp, în camera manivelei 1, datorită etanșeității sale și după ce pistonul închide ferestrele de purjare 2, se creează un vid sub piston, sub acțiunea căruia un amestec combustibil intră în camera manivelei din carburator prin fereastra de admisie și supapa de deschidere.

2. AVC. Când pistonul este aproape de PMS, amestecul de lucru comprimat (1 în Fig. 3) este aprins de o scânteie electrică de la o lumânare, în urma căreia temperatura și presiunea gazelor cresc brusc. Sub acțiunea expansiunii termice a gazelor, pistonul se deplasează la NDC, în timp ce gazele în expansiune efectuează o muncă utilă. În același timp, coborând, pistonul creează presiune ridicataîn camera manivelei (comprimarea amestecului aer-combustibil din ea). Sub presiune, supapa se închide, împiedicând astfel amestecul combustibil să intre din nou în galeria de admisie și apoi în carburator.

Când pistonul ajunge la fereastra de evacuare (1 în Fig. 4), se deschide și gazele de eșapament sunt eliberate în atmosferă, presiunea în cilindru scade. Cu o mișcare ulterioară, pistonul deschide fereastra de purjare (1 în Fig. 5) și amestecul combustibil comprimat în camera manivelei intră prin canal (2 în Fig. 5), umplând cilindrul și purjându-l de reziduurile de gaze de eșapament.

Merită menționat principiul aprinderii. Deoarece amestecul de combustibil are nevoie de timp pentru a se aprinde, o scânteie apare pe lumânare cu puțin înainte ca pistonul să atingă PMS. În mod ideal, cu cât pistonul se mișcă mai repede, cu atât aprinderea ar trebui să fie mai devreme, deoarece pistonul din momentul apariției scânteii atinge TDC mai repede. Există dispozitive mecanice și electronice care modifică unghiul de aprindere în funcție de turația motorului. Practic pentru scutere de până la 2000 încolo. nu existau astfel de sisteme și momentul aprinderii a fost stabilit pe baza vitezei optime. Pe unele scutere, cum ar fi Honda Dio ZX AF35, este instalat un comutator electronic cu avans dinamic. Cu el, motorul dezvoltă mai multă putere.

Avantajele motoarelor în patru timpi

* Resursă mai mare.

* Economie mare.

* Evacuare mai curata.

* Nu este necesar un sistem complex de evacuare.

* Mai puțin zgomot. * Nu este nevoie să amestecați în prealabil uleiul cu benzină

Avantajele motoarelor în doi timpi

* Lipsa sistemelor voluminoase de lubrifiere și distribuție a gazului pentru opțiunile de benzină.

* Putere mare in ceea ce priveste volumul de lucru de 1 litru.

* Mai ușor și mai ieftin de fabricat

motor electric

Istoria creației

În 1821, investigând interacțiunea conductorilor cu curentul și magneții, Faraday a descoperit că un curent electric care trece printr-un conductor poate face ca acest conductor să se rotească în jurul unui magnet sau să facă ca un magnet să se rotească în jurul unui conductor. Această experiență a dovedit posibilitatea fundamentală de a construi un motor electric.

Posibilitatea de a converti energia electrică în energie mecanică a fost demonstrată în multe alte experimente. Așadar, în cartea lui P. Barlow „The Study of Magnetic Attractions”, publicată în 1824, a fost descris un dispozitiv cunoscut sub numele de „Roțile lui Barlow”.

Roata lui Barlow, conform principiului de funcționare, era o mașină electrică unipolară care funcționează în regim de motor: ca urmare a interacțiunii câmpului magnetic al magneților permanenți și a curentului care trece prin ambele roți dințate de cupru așezate pe aceeași axă, roțile începe să se rotească rapid în aceeași direcție. Barlow a constatat că o modificare a contactelor sau o modificare a poziției polilor magneților provoacă imediat o schimbare a direcției de rotație a roților.

Ca exemplu de alt design al unui motor electric, poate servi dispozitivul descris în 1833 de omul de știință englez W. Ricci. Câmpul magnetic din acest motor a fost creat de un magnet staționar permanent în potcoavă. Între acești poli a fost plasat un electromagnet pe o axă verticală, prin înfășurarea căreia trecea un curent. Direcția curentului a fost schimbată periodic prin comutator. Interacțiunea polilor magnetului permanent și ai electromagnetului a dus la rotirea electromagnetului în jurul axei. Cu toate acestea, acest motor electric, datorită designului său primitiv și puterii reduse, nu putea avea o importanță practică.

În dispozitivul fizicianului american J. Henry, modificarea polarității electromagnetului s-a produs din cauza unei schimbări a direcției curentului care curge prin înfășurarea acestuia. A adus electromagnetul într-o mișcare uniformă de balansare. În modelul construit chiar de Henry, electromagnetul făcea 75 de balansări pe minut. Puterea motoarelor de acest tip era foarte mică, aproximativ 0,05 wați.

În 1834-1860. au apărut construcţii cu mişcarea de rotaţie a unei ancore clare pe stâlp. Cuplul pe arborele unor astfel de motoare era de obicei puternic pulsat.

Cel mai lucrări importante pentru proiectarea motoarelor electrice aparțin omului de știință rus B. S. Yakobi. Studiind designul motoarelor electrice ale predecesorilor săi, în care s-a efectuat mișcarea alternativă sau de balansare a armăturii, Jacobi a comentat una dintre ele: „un astfel de aparat nu va fi mai mult decât o jucărie distractivă pentru îmbogățirea dulapurilor fizice” și că „nu se va putea aplica pe scară largă cu un anumit beneficiu economic. Prin urmare, și-a îndreptat atenția către construirea unui motor electric mai puternic, cu o mișcare de rotație a armăturii.

În 1834, Jacobi a construit și descris un motor electric care funcționa pe principiul atracției și respingerii între electromagneți. Acest motor avea două grupuri de electromagneți în formă de U, dintre care unul era situat pe un cadru fix, iar celălalt grup similar - pe un disc rotativ. O baterie de celule galvanice a fost folosită ca sursă de curent pentru alimentarea electromagneților. Un comutator a fost folosit pentru a schimba alternativ polaritatea electromagneților mobili.

Jacobi a construit primul său motor electric în mai 1834, iar în noiembrie a aceluiași an a prezentat Academiei de Științe din Paris un raport despre acest dispozitiv. A fost citită la o ședință a Academiei din decembrie 1834 și publicată imediat.

În 1837, tehnicianul american T. Davenport a construit și un motor electric cu rotație directă a armăturii, unde electromagneții mobili interacționau cu magneții permanenți fiși.

Principiul de funcționare

Motoarele de curent continuu sunt utilizate în acele acționări electrice care necesită o gamă largă de control al vitezei, precizie ridicată în menținerea vitezei de rotație a unității, control al vitezei până la nominal.

Cum sunt motoarele de curent continuu

Funcționarea unui motor electric de curent continuu se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Din elementele de bază ale ingineriei electrice, se știe că un conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic este supus unei forțe determinate de regula mâinii stângi:

unde I este curentul care circulă prin conductor, B este inducția câmpului magnetic; L este lungimea conductorului.

Când conductorul traversează magneticul linii de forță mașinile din el sunt induse forta electromotoare, care, în raport cu curentul din conductor, este îndreptat împotriva acestuia, de aceea se numește invers sau contracar (contra-e.d. s). Energie electricăîn motor este transformată în energie mecanică și este parțial cheltuită pentru încălzirea conductorului.

Din punct de vedere structural, toate motoarele electrice de curent continuu constau dintr-un inductor și o armătură separate printr-un spațiu de aer.

Inductorul motorului de curent continuu este folosit pentru a crea un câmp magnetic staționar al mașinii și constă dintr-un cadru, poli principal și suplimentar. Cadrul este folosit pentru a fixa polii principali și suplimentari și este un element al circuitului magnetic al mașinii. Pe polii principali există înfășurări de excitație concepute pentru a crea un câmp magnetic al mașinii, pe polii suplimentari există o înfășurare specială care servește la îmbunătățirea condițiilor de comutare.

Armatura unui motor de curent continuu constă dintr-un sistem magnetic asamblat din foi separate, o înfășurare de lucru așezată în caneluri și un colector utilizat pentru alimentarea înfăşurare de lucru curent continuu.

Colectorul este un cilindru montat pe arborele motorului și selectat din plăci de cupru izolate unele de altele. Pe colector există proeminențe-cocoși, la care sunt lipite capetele secțiunilor de înfășurare a armăturii. Îndepărtarea curentului din colector se realizează folosind perii care asigură contact de alunecare cu colectorul. Periile sunt fixate în suporturi de perii, care le țin într-o anumită poziție și asigură presarea necesară a periei pe suprafața colectorului. Periile și suporturile pentru perii sunt fixate pe o traversă conectată la carcasa motorului.

Comutarea în motoare de curent continuu

În timpul funcționării motorului de curent continuu, periile, alunecând pe suprafața colectorului rotativ, se deplasează secvenţial de la o placă de colectare la alta. În acest caz, secțiunile paralele ale înfășurării armăturii sunt comutate și curentul din ele se modifică. Modificarea curentului are loc într-un moment în care bobina înfășurării este scurtcircuitată de perie. Acest proces de comutare și fenomenele asociate cu acesta se numesc comutare.

În momentul comutării în secțiunea scurtcircuitată a înfășurării, e este indusă sub influența propriului câmp magnetic. d.s. auto-inducere. Rezultatul e. d.s. determină un curent suplimentar în secțiunea scurtcircuitată, care creează o distribuție neuniformă a densității curentului pe suprafața de contact a periilor. Această împrejurare este considerată cauza principală a scânteii colectorului de sub perie. Calitatea comutării este evaluată de gradul de scânteie sub marginea de rulare a periei și este determinată de scara gradelor de scânteie.

Modalități de a excita motoarele de curent continuu

Excitarea mașinilor electrice este înțeleasă ca crearea unui câmp magnetic în ele, care este necesar pentru funcționarea unui motor electric.

Conform metodei de excitare, motoarele electrice cu curent continuu sunt împărțite în patru grupuri:

1. C excitare independentă, în care înfășurarea de excitație NOV este alimentată de o sursă externă de curent continuu.

2. C excitație paralelă(shunt), în care înfășurarea de excitație SHOV este conectată în paralel cu sursa de energie a înfășurării armăturii.

3. Cu excitație în serie (serie), în care înfășurarea de excitație a SOW este conectată în serie cu înfășurarea armăturii.

4. Motoare cu excitație mixtă (compusă), care au un SOV în serie și un SOV paralel al înfășurării de excitație.

Pornirea motoarelor de curent continuu

În momentul inițial al pornirii motorului, ancora este staționară și contra-e. d.s. iar tensiunea armăturii este zero, deci Ip = U / Rya.

Rezistența circuitului armăturii este mică, astfel încât curentul de pornire este de 10 până la 20 de ori sau mai mult decât curentul nominal. Acest lucru poate provoca forțe electrodinamice semnificative în înfășurarea armăturii și supraîncălzirea excesivă a acesteia, astfel încât motorul este pornit folosind reostate de pornire - rezistențe active incluse în circuitul armăturii.

Motoarele de până la 1 kW permit pornirea directă.

Valoarea rezistenței reostatului de pornire este selectată în funcție de curentul de pornire permis al motorului. Reostatul este treptat pentru a îmbunătăți netezimea pornirii motorului electric.

La începutul pornirii se introduce întreaga rezistență a reostatului. Pe măsură ce viteza armăturii crește, apare contra-e. d.s., care limitează curenții de pornire. Îndepărtând treptat, pas cu pas, rezistența reostatului din circuitul armăturii, tensiunea furnizată armăturii crește. Viteza unui motor de curent continuu poate fi controlată în trei moduri: prin modificarea fluxului de excitație a motorului, prin modificarea tensiunii aplicate motorului și prin modificarea rezistenței în circuitul armăturii.

Cel mai aplicare largă a primit primele două metode de reglare, a treia metodă este rar folosită: este neeconomică, în timp ce turația motorului depinde în mod semnificativ de fluctuațiile de sarcină Caracteristicile mecanice ale unui motor electric de curent continuu cu diferite metode de control al vitezei

Linia îndrăzneață este dependența naturală a vitezei de cuplul de pe arbore sau, ceea ce este același, de curentul armăturii. Linia dreaptă a caracteristicii mecanice naturale se abate oarecum de la linia punctată orizontală. Această abatere se numește instabilitate, non-rigiditate, uneori statică. Grupului de linii neparalele I corespunde reglarea vitezei prin excitație, liniile paralele II se obțin ca urmare a modificării tensiunii de armătură, iar în final, ventilatorul III este rezultatul introducerii unei armături de rezistență activă în circuit.

Valoarea curentului de excitație al unui motor de curent continuu poate fi controlată folosind un reostat sau orice dispozitiv a cărui rezistență activă poate fi modificată în valoare, cum ar fi un tranzistor. Cu o creștere a rezistenței în circuit, curentul de excitație scade, turația motorului crește. Când fluxul magnetic este slăbit caracteristici mecanice sunt situate deasupra naturalului (adică deasupra caracteristicilor în absența unui reostat). Creșterea turației motorului determină creșterea scânteilor sub perii. În plus, atunci când motorul electric este acționat cu un debit slăbit, stabilitatea funcționării acestuia scade, mai ales când sarcini variabile pe ax. Prin urmare, limitele de control al vitezei în acest mod nu depășesc 1,25 - 1,3 din nominal.

Controlul tensiunii variabile necesită o sursă de curent constant, cum ar fi un generator sau un convertor. O astfel de reglementare este utilizată în toate sistemele de acționare electrică industrială: un generator - un motor de curent continuu (G - DPT), un amplificator de mașină electrică - un motor de curent continuu (EMU - DPT), un amplificator magnetic - un motor de curent continuu (MU - DPT), un convertor tiristor - un motor DC (T - DPT).

Frânarea motoarelor de curent continuu

La acţionarea electrică cu motoare de curent continuu se folosesc trei metode de frânare: frânare dinamică, regenerativă şi cu curent invers.

Frânare dinamică Motorul de curent continuu se realizează prin scurtcircuitarea înfășurării armăturii motorului sau printr-un rezistor. În acest caz, motorul de curent continuu începe să funcționeze ca un generator, transformând energia mecanică stocată de acesta în energie electrică. Această energie este eliberată sub formă de căldură în rezistența la care este închisă înfășurarea armăturii. Frânarea dinamică asigură o oprire exactă a motorului electric.

Frânarea regenerativă a unui motor de curent continuu se efectuează atunci când motorul electric conectat la rețea este rotit de către actuator cu o viteză care depășește turația ideală de ralanti. Apoi e. d.s. indus în înfășurarea motorului depășește valoarea tensiunii de rețea, curentul din înfășurarea motorului își schimbă direcția inversă. Motorul electric comută să funcționeze în modul generator, dând energie rețelei. În același timp, pe arborele acestuia apare un cuplu de frânare. Un astfel de mod poate fi obținut în acționările mecanismelor de ridicare la coborârea sarcinii, precum și la controlul vitezei motorului și în timpul proceselor de frânare în acționările electrice de curent continuu.

Frânarea regenerativă a unui motor de curent continuu este cea mai economică modalitate, deoarece returnează electricitatea în rețea. În acționarea electrică a mașinilor-unelte de tăiat metal, această metodă este utilizată pentru controlul vitezei în sistemele G-DPT și EMU-DPT.

Frânarea prin contra-includerea unui motor de curent continuu se realizează prin schimbarea polarității tensiunii și curentului din înfășurarea armăturii. Când curentul armăturii interacționează cu câmpul magnetic al înfășurării câmpului, se creează un cuplu de frânare, care scade pe măsură ce viteza motorului scade. Când viteza motorului scade la zero, motorul trebuie deconectat de la rețea, altfel va începe să se rotească în direcția opusă.

Istoria motorului electric

Principiul conversiei energiei electrice în energie mecanică printr-un câmp electromagnetic a fost demonstrat de omul de știință britanic Michael. în 1821 și a constat dintr-un fir liber înmuiat în mercur. Un magnet permanent a fost instalat în mijlocul băii de mercur. Când curentul a fost trecut prin fir, firul s-a rotit în jurul magnetului, arătând că curentul a provocat un câmp magnetic ciclic în jurul firului. Acest motor este adesea demonstrat la orele de fizică din școală folosind saramură în loc de mercur toxic. Aceasta este cea mai simplă formă a clasei de motoare electrice. Următoarea îmbunătățire este . Era un dispozitiv demonstrativ, inutilizabil în aplicații practice din cauza puterii limitate.

Inventatorii au căutat să creeze un motor electric pentru nevoile industriale. Ei au încercat să facă miezul de fier să se miște în câmpul unui electromagnet alternativ, adică în modul în care se mișcă un piston într-un cilindru al unui motor cu abur. Omul de știință rus B.S. Yakobi a luat o altă cale. În 1834, a creat primul motor electric practic din lume cu o armătură rotativă și a publicat o lucrare teoretică „Despre utilizarea electromagnetismului pentru a conduce o mașină”. a scris că motorul său este simplu și „oferă o mișcare circulară directă, care este mult mai ușor de convertit în alte tipuri de mișcare decât alternativă”.

mișcare de rotație armătura motorului Jacobi s-a datorat atracției și respingerii alternative a electromagneților. Grup fix de electromagneți în formă de Ua fost alimentat de curent direct de la o baterie galvanică, iar direcția curentului în acești electromagneți a rămas neschimbată. Grupul mobil de electromagneți era conectat la baterie printr-un comutator, cu ajutorul căruia direcția curentului din fiecare electromagnet se schimba o dată la fiecare rotație a discului. În acest caz, polaritatea electromagneților s-a schimbat în consecință și fiecare dintre electromagneții mobili a fost atras și respins alternativ de electromagnetul staționar corespunzător: arborele motorului a început să se rotească. Puterea unui astfel de motor era de doar 15 wați. Ulterior, Jacobi a adus puterea motorului electric la 550 de wați. Acest motor a fost instalat mai întâi pe o barcă și mai târziu pe o platformă feroviară.

În 1839, Jacobi a construit o barcă cu motor electromagnetic, care a dezvoltat 1 cai putere din 69 de elemente Grove și a mutat barca cu 14 pasageri de-a lungul Nevei împotriva curentului. Aceasta a fost prima aplicare a electromagnetismului la locomoție pe scară largă.

Structura motorului electric

Rotor -. stator.

stator -parte fixăelectric, scapularrotor. In cazul meu, bateria joaca rolul statorului. Statorul are doi poli.

Aplicarea motorului electric

Motoarele electrice sunt folosite peste tot. Chiar și acasă, puteți găsi un număr mare de motoare electrice. Motoarele electrice sunt folosite în ceasuri, ventilatoare cuptoare cu microunde, mașini de spălat, ventilatoare pentru computer, aparate de aer condiționat, storcatoare etc.

Principiul de funcționare a motorului electric

Un motor electric este pur și simplu un dispozitiv pentru transformarea eficientă a energiei electrice în energie mecanică.

Această transformare se bazează pe magnetism. Motoarele electrice folosesc magneți permanenți și electromagneți și folosesc proprietățile magnetice ale diferitelor materiale pentru a crea aceste dispozitive uimitoare.

Rotor -o parte rotativă a motoarelor și mașinilor de lucru, pe care sunt situate organe care primesc energie din fluidul de lucru sau o dau fluidului de lucru. Rotorul este realizat sub formă de tamburi, discuri, roți (în cazul meu, un inel). Rotorul este strâns legat de conceptstator. rotorul are cel puțin o pereche de poli (precum statorul, altfel motorul nu poate funcționa)

stator -parte fixăelectric, scapularși o altă mașină care interacționează cu partea în mișcare -rotor. In cazul meu, bateria joaca rolul statorului). Statorul are doi poli.

Lucrări de cercetare pe tema: „Motor electric” Lucrarea a fost efectuată de: un elev din clasa a IX-a a Instituției de Învățământ Municipal „Gimnaziul nr. 1 din Maysky” Golovchansky Sergey Conducător: profesor de fizică al Instituției Municipale de Învățământ „Gimnaziul Nr. 1 în Maisky” Zhuravlev Alexander Mihailovici

Obiect de studiu: motor electric.Subiect de studiu: nivelul de utilizare a acestuia în societate modernă datorită caracteristicilor sale tehnice.Scopul: a produce în mod independent modele de motoare electrice, care reprezintă punctul de plecare pentru crearea motoarelor electrice moderne și a determina experimental eficiența unui model de motor electric de antrenament.Sarcini: -să studieze principiile de funcționare a unui motor electric; - să se familiarizeze cu istoria dezvoltării unui motor electric; ; - realizați modele de motoare electrice; - calculați randamentul motorului electric.

CALEA ISTORICĂ A MOTORULUI ELECTRIC Jacobi B.S. 1834 a creat primul motor electric practic din lume cu o armătură rotativă Michael Faraday 1821 a demonstrat principiul conversiei energiei electrice în energie mecanică printr-un câmp electromagnetic Peter Barlow 1824 Roata lui Barlow nu a avut nicio semnificație practică și a rămas să în această zi un instrument demonstrativ de laborator

Fizica unui motor electric Regula mâinii stângi Un câmp magnetic este o formă de materie care înconjoară sarcinile electrice în mișcare. Termenul „câmp magnetic” a fost introdus pentru prima dată în 1845 de către fizicianul englez Faraday. Forța cu care acționează un câmp magnetic asupra unui conductor care poartă curent se numește forță amperului. Direcția vectorului forță Ampère este determinată de regula mâinii stângi.

PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE AL MOTORULUI ELECTRIC La motoarele electrice, acțiunea forței Amperi este folosită pentru a transforma energia electrică în energie mecanică. Eficiența motoarelor electrice puternice ajunge la 98%. Niciun alt motor nu are o eficiență atât de mare.

Eficiența conversiei motorului electric

Principalele concluzii ale lucrării 1. N. Syadristy a realizat cel mai mic motor electric din lume. Motorul are 15 piese, dar dimensiunile lui sunt de 4 ori mai mici decât o sămânță de mac! 2. Cele mai mari motoare electrice de curent continuu sunt folosite pentru a antrena elicele spărgătoarelor de gheață rusești cu propulsie nucleară Sibir și Arktika. Puterea motorului 176.000 kW, randament - 0,95. 3. Încercând să fac singur cutare sau acel dispozitiv, am descoperit că fiecare dintre ele are propriile „secrete”, fără să știu care dispozitive pur și simplu nu vor funcționa. 4. După ce am lucrat mult la studierea literaturii despre crearea primelor motoare electrice, asupra principiilor fizice ale funcționării lor, asupra implementării lor astăzi în toate ramurile vieții, pot spune cu încredere că motorul electric este într-adevăr o invenție alternativă modernă.

Plan:

Introducere

• 1 Principiul de funcționare
• 2 Clasificarea motoarelor electrice
  • 2.1 motoare de curent continuu
  • 2.2 motoare de curent alternativ
  • 2.3
• 3 Istorie
Note

Introducere

Motoare electrice de diferite puteri (750 W, 25 W, pentru un CD player, pentru o jucărie, pentru o unitate de dischetă). Bateria „Krona” este dată pentru comparație

Motor electric- o mașină electrică (convertor electromecanic), în care energia electrică este transformată în energie mecanică, efect secundar este degajarea de căldură.

1. Principiul de funcționare

Funcționarea oricărei mașini electrice se bazează pe principiul inducției electromagnetice. mașină electrică constă dintr-un stator (parte fixă) și un rotor (armatură în cazul unei mașini de curent continuu) (parte mobilă), soc electric(sau și magneți permanenți) în care se creează câmpuri magnetice fixe și/sau rotative.

stator- partea fixă ​​a motorului electric, cel mai adesea - cea externă. În funcție de tipul de motor, acesta poate crea un câmp magnetic staționar și poate consta din magneți permanenți și/sau electromagneți sau poate genera un câmp magnetic rotativ (și poate consta din înfășurări alimentate de curent alternativ).

Rotor- partea mobilă a motorului electric, cel mai adesea situată în interiorul statorului.

Rotorul poate fi format din:

• magneți permanenți;
• înfășurări pe miez (conectate printr-un ansamblu perie-colector);
• înfășurare în scurtcircuit („roată de veveriță” sau „cușcă de veveriță”), în care curenți apar sub acțiunea unui câmp magnetic rotativ al statorului).

Interacțiunea câmpurilor magnetice ale statorului și rotorului creează un cuplu care pune în mișcare rotorul motorului. Acesta este modul în care energia electrică furnizată înfășurărilor motorului este convertită în energie mecanică (cinetică) de rotație. Energia mecanică rezultată poate fi utilizată pentru a antrena mecanisme.

2. Clasificarea motoarelor electrice

Conform principiului generării cuplului, motoarele electrice pot fi împărțite în histerezisși magnetoelectric. Pentru motoarele din primul grup, cuplul este creat din cauza histerezisului atunci când rotorul este remagnetizat. Aceste motoare nu sunt tradiționale și nu sunt utilizate pe scară largă în industrie.

Cele mai comune sunt motoarele magnetoelectrice, care, în funcție de tipul de energie consumată, sunt împărțite în două grupuri mari - în motoare de curent continuuși motoare de curent alternativ(există și motoare universale, care poate fi alimentat de ambele tipuri de curent).

2.1. motoare de curent continuu

Motor de curent continuu setat. În dreapta este un colector cu perii

motor DC- un motor electric alimentat de curent continuu. Acest grup de motoare, la rândul său, în funcție de prezența unui ansamblu de perii-colector, este împărțit în:

1. motoare colectoare;
2. motoare fără perii.

Unitatea de colectare a perii asigură conexiune electrica circuitele părților rotative și staționare ale mașinii și este elementul structural cel mai nesigur și greu de întreținut:27.

În funcție de tipul de excitație, motoarele colectoarelor pot fi împărțite în:

1. motoare cu excitație de la electromagneți;
2. motoare cu excitație cu magnet permanent.

Motoarele din primul grup conțin înfășurări de excitație care sunt alimentate de curent electric, în timp ce este posibil diferite căi legăturile lor:

1. conexiunea paralelă a înfășurărilor de excitație și armătură;
2. conectarea în serie a înfășurărilor de excitație și armătură;
3. conexiune mixtă a înfășurărilor de excitație și armătură.

Motoare fără perii (motoare fără perii) - motoare electrice realizate sub forma unui sistem închis folosind un senzor de poziție a rotorului, un sistem de control (convertor de coordonate) și un convertor de semiconductor de putere (invertor). Principiul de funcționare al acestor motoare este similar cu principiul de funcționare motoare sincrone :28 .

2.2. motoare de curent alternativ

Motoare asincrone trifazate

motor AC- un motor electric alimentat de curent alternativ. Conform principiului de funcționare, aceste motoare sunt împărțite în sincronși motoare asincrone. Diferența fundamentală este că la mașinile sincrone prima armonică a forței magnetomotoare a statorului se mișcă cu viteza de rotație a rotorului, în timp ce la mașinile asincrone trebuie să existe întotdeauna o diferență de viteză.

Motor sincron- un motor electric cu curent alternativ, al cărui rotor se rotește sincron cu câmpul magnetic al tensiunii de alimentare. Aceste motoare sunt utilizate de obicei la puteri mari (sute de kilowați și mai mult):28.

Există motoare sincrone cu deplasare unghiulară discretă a rotorului - motoare pas cu pas. Ele au o poziție dată a rotorului este fixată prin alimentarea cu energie a înfășurărilor corespunzătoare. Trecerea la o altă poziție se realizează prin eliminarea tensiunii de alimentare de la unele înfășurări și transferarea acesteia în altele. Un alt tip de motoare sincrone este un motor cu reluctanță de supapă, a cărui sursă de alimentare a înfășurărilor este formată folosind elemente semiconductoare.

Motor asincron- un motor cu curent alternativ, la care turația rotorului diferă de frecvența câmpului magnetic rotativ creat de tensiunea de alimentare. Aceste motoare sunt cele mai comune în prezent.

În funcție de numărul de faze, motoarele de curent alternativ sunt împărțite în:

• monofazate - sunt pornite manual, sau au o înfășurare de pornire sau au un circuit de defazare;
• bifazat - inclusiv condensator;
• trei faze;
• multifazic;

2.3. Motor cu comutator universal

Motor cu comutator universal - motor comutator care poate funcționa atât pe curent continuu, cât și pe curent alternativ. Motoarele de curent alternativ alimentate de o rețea industrială de 50 Hz nu permit o viteză mai mare de 3000 rpm. Prin urmare, pentru a obține frecvente inalte folosesc un motor electric de colector, care, de altfel, este mai ușor și mai mic decât un motor AC de aceeași putere, sau folosesc mecanisme speciale de transmisie care schimbă parametrii cinematici ai mecanismului la ceea ce ne trebuie (multiplicatori). Atunci când se folosesc convertoare de frecvență sau au o rețea de înaltă frecvență (100, 200, 400 Hz), motoarele de curent alternativ sunt mai ușoare și mai mici decât motoarele colectoare (ansamblul colector ocupă uneori jumătate din spațiu). Resursă motoare cu inducție curentul alternativ este mult mai mare decât cel al colectorului și este determinat de starea lagărelor și de izolarea înfășurărilor.

Un motor sincron cu un senzor de poziție a rotorului și un invertor este un analog electronic al unui motor colector de curent continuu.

3. Istorie

Principiul conversiei energiei electrice în energie mecanică printr-un câmp electromagnetic a fost demonstrat de omul de știință britanic Michael Faraday în 1821 și a constat dintr-un fir liber înmuiat într-un bazin de mercur. Un magnet permanent a fost instalat în mijlocul bazinului de mercur. Când curentul a fost trecut prin fir, firul s-a rotit în jurul magnetului, arătând că curentul a provocat un câmp magnetic ciclic în jurul firului. Acest motor este adesea demonstrat la orele de fizică din școală folosind saramură în loc de mercur toxic. Aceasta este cea mai simplă formă a clasei de motoare electrice. Următoarea îmbunătățire este Barlow Wheel. Era un dispozitiv demonstrativ, nepotrivit aplicațiilor practice din cauza puterii limitate. Inventatorii au căutat să creeze un motor electric pentru nevoile industriale. Ei au încercat să facă miezul de fier să se miște în câmpul unui electromagnet alternativ, adică. felul în care se mișcă un piston într-un cilindru al unei mașini cu abur. Omul de știință rus B.S. Jacobi a mers pe cealaltă direcție. În 1834, a creat primul motor electric practic din lume cu o armătură rotativă și a publicat o lucrare teoretică „Despre utilizarea electromagnetismului pentru a conduce o mașină”. B.S. Jacobi a scris că motorul său este simplu și „oferă o mișcare circulară directă, care este mult mai ușor de convertit în alte tipuri de mișcare decât alternativă”.

Mișcarea de rotație a armăturii în motorul Jacobi s-a datorat atracției și respingerii alternative a electromagneților. Un grup fix de electromagneți în formă de U era alimentat de curent direct de la o baterie galvanică, iar direcția curentului în acești electromagneți a rămas neschimbată. Grupul mobil de electromagneți era conectat la baterie printr-un comutator, cu ajutorul căruia direcția curentului din fiecare electromagnet se schimba o dată la fiecare rotație a discului. În acest caz, polaritatea electromagneților s-a schimbat în consecință și fiecare dintre electromagneții mobili a fost atras și respins alternativ de electromagnetul staționar corespunzător: arborele motorului a început să se rotească. Puterea unui astfel de motor era de doar 15 wați. Ulterior, Jacobi a adus puterea motorului electric la 550 de wați. Acest motor a fost instalat mai întâi pe o barcă și mai târziu pe o platformă feroviară.

La 13 septembrie 1838, o barcă cu 12 pasageri a urcat pe Neva împotriva curentului cu o viteză de aproximativ 3 km/h. Barca era echipată cu roți cu zbaturi. Roțile erau antrenate de un motor electric, care primea curent de la o baterie de 320 de celule galvanice. Așa că pentru prima dată a apărut un motor electric pe o navă.