Setiap motor listrik dirancang untuk melakukan pekerjaan mekanis karena konsumsi listrik yang diterapkan padanya, yang biasanya diubah menjadi gerakan rotasi. Meski dalam teknologi ada model yang langsung menciptakan gerakan translasi benda kerja. Mereka disebut motor linier.

Dalam instalasi industri, motor listrik menggerakkan berbagai mesin dan perangkat mekanis yang terlibat dalam proses produksi teknologi.

Di dalam peralatan rumah tangga, motor listrik beroperasi mesin cuci, penyedot debu, komputer, pengering rambut, mainan anak-anak, jam tangan dan banyak perangkat lainnya.

Proses fisik dasar dan prinsip operasi

Pada yang bergerak di dalam muatan listrik, yang disebut arus listrik, selalu ada gaya mekanik yang cenderung membelokkan arahnya pada bidang yang letaknya tegak lurus dengan orientasi garis gaya magnet. Kapan listrik melewati suatu penghantar logam atau kumparan yang terbuat dari itu, maka gaya ini cenderung menggerakkan/memutar setiap penghantar pembawa arus dan seluruh belitan secara keseluruhan.

Gambar di bawah menunjukkan bingkai logam yang dilalui arus. Medan magnet yang diterapkan padanya menciptakan gaya F untuk setiap cabang bingkai, menciptakan gerakan rotasi.

Sifat interaksi energi listrik dan magnet yang didasarkan pada penciptaan gaya gerak listrik dalam rangkaian konduktif tertutup terlibat dalam pengoperasian motor listrik apa pun. Desainnya meliputi:

belitan yang dilalui arus listrik. Itu ditempatkan pada inti jangkar khusus dan diamankan dalam bantalan rotasi untuk mengurangi perlawanan gaya gesekan. Struktur ini disebut rotor;

stator yang menciptakan medan magnet, yang dengan garis-garis gayanya menembus muatan listrik yang melewati belitan belitan rotor;

perumahan untuk perumahan stator. Soket pemasangan khusus dibuat di dalam rumahan, di dalamnya dipasang balapan luar bantalan rotor.

Perancangan sederhana motor listrik paling sederhana dapat digambarkan pada gambar berikut.

Ketika rotor berputar, torsi tercipta, yang kekuatannya bergantung pada desain umum perangkat, jumlah energi listrik yang diterapkan, dan kerugiannya selama transformasi.

Tenaga torsi maksimum yang mungkin dimiliki mesin selalu lebih kecil dari energi listrik yang diberikan padanya. Hal ini ditandai dengan besarnya faktor efisiensi.

Jenis motor listrik

Berdasarkan jenis arus yang mengalir melalui belitannya, dibedakan menjadi motor DC atau AC. Masing-masing dari kedua kelompok ini memiliki sejumlah besar modifikasi dengan menggunakan proses teknologi yang berbeda.

Motor listrik arus searah

Medan magnet statornya diciptakan oleh elektromagnet yang dipasang secara permanen atau khusus dengan belitan medan. Belitan jangkar dipasang secara kaku pada poros, yang dipasang pada bantalan dan dapat berputar bebas pada porosnya sendiri.

Struktur dasar mesin tersebut ditunjukkan pada gambar.

Pada inti jangkar yang terbuat dari bahan feromagnetik terdapat belitan yang terdiri dari dua bagian yang dihubungkan seri, yang salah satu ujungnya dihubungkan dengan pelat kolektor konduktif, dan ujung lainnya dihubungkan satu sama lain. Dua sikat grafit terletak di ujung jangkar yang berlawanan secara diametris dan ditekan pada bantalan kontak pelat komutator.

Kuas bawah dari pola disuplai dengan potensial positif dari sumber arus konstan, dan kuas atas disuplai dengan potensial negatif. Arah arus yang mengalir melalui belitan ditunjukkan dengan panah putus-putus berwarna merah.

Arus tersebut menimbulkan medan magnet kutub utara di kiri bawah jangkar, dan kutub selatan di kanan atas (aturan gimlet). Hal ini menyebabkan gaya tolak menolak kutub-kutub rotor dari kutub-kutub stasioner yang sejenis dan tarik-menarik ke kutub-kutub yang tidak sejenis pada stator. Akibat gaya yang diberikan, terjadilah gerakan rotasi yang arahnya ditunjukkan oleh panah berwarna coklat.

Dengan rotasi lebih lanjut dari jangkar, secara inersia, kutub berpindah ke pelat kolektor lainnya. Arah arus di dalamnya berubah sebaliknya. Rotor terus berputar lebih jauh.

Desain sederhana dari perangkat kolektor menyebabkan hilangnya energi listrik dalam jumlah besar. Mesin semacam itu beroperasi pada perangkat sederhana atau mainan untuk anak-anak.

Motor listrik DC yang terlibat dalam proses produksi memiliki desain yang lebih kompleks:

belitannya tidak dipotong menjadi dua, tetapi menjadi lebih banyak bagian;

setiap bagian belitan dipasang pada tiangnya sendiri;

Perangkat kolektor terbuat dari sejumlah bantalan kontak sesuai dengan jumlah bagian belitan.

Hasilnya, sambungan mulus setiap kutub melalui pelat kontaknya ke sikat dan sumber arus tercipta, dan kehilangan listrik berkurang.

Perangkat jangkar seperti itu ditunjukkan pada gambar.

Untuk motor listrik DC, arah putaran rotor dapat dibalik. Untuk melakukan ini, cukup membalikkan pergerakan arus pada belitan dengan mengubah polaritas pada sumbernya.

motor AC

Berbeda dengan desain sebelumnya karena arus listrik yang mengalir pada belitannya digambarkan dengan perubahan arah (tanda) secara berkala. Untuk memberi daya pada mereka, tegangan disuplai dari generator tanda bolak-balik.

Stator motor tersebut terbuat dari sirkuit magnetik. Itu terbuat dari pelat feromagnetik dengan alur di mana belitan belitan dengan konfigurasi bingkai (kumparan) ditempatkan.

Motor listrik sinkron

Gambar di bawah menunjukkan prinsip kerja motor AC satu fasa dengan rotasi sinkron medan elektromagnetik rotor dan stator.

Dalam alur rangkaian magnet stator pada ujung yang berlawanan secara diametris terdapat konduktor belitan, yang secara skematis ditunjukkan dalam bentuk bingkai yang melaluinya arus bolak-balik mengalir.

Mari kita pertimbangkan kasus momen waktu yang berhubungan dengan lewatnya bagian positif dari setengah gelombangnya.

Sebuah rotor dengan magnet permanen terpasang berputar bebas dalam rangkaian bantalan, yang memiliki kutub utara “mulut N” dan kutub selatan “mulut S” yang jelas. Ketika arus setengah gelombang positif mengalir melalui belitan stator, medan magnet dengan kutub “S st” dan “N st” tercipta di dalamnya.

Timbul gaya interaksi antara medan magnet rotor dan stator (kutub sejenis tolak menolak, dan kutub berlawanan tarik menarik), yang cenderung memutar jangkar motor listrik dari posisi sembarang ke posisi akhir, bila kutub berlawanan ditempatkan sedekat mungkin. mungkin relatif satu sama lain.

Jika kita mempertimbangkan kasus yang sama, tetapi untuk saat ketika arus setengah gelombang negatif terbalik mengalir melalui konduktor rangka, maka putaran jangkar akan terjadi dalam arah yang berlawanan.

Untuk memberikan gerakan terus menerus pada rotor, tidak hanya satu rangka belitan yang dibuat di stator, tetapi sejumlah rangka belitan tertentu, dengan mempertimbangkan bahwa masing-masing rangka tersebut ditenagai oleh sumber arus yang terpisah.

Prinsip operasi motor tiga fasa Rotasi sinkron AC Medan elektromagnetik rotor dan stator ditunjukkan pada gambar berikut.

Dalam desain ini, tiga belitan A, B dan C dipasang di dalam rangkaian magnet stator, digeser pada sudut 120 derajat satu sama lain. Belitan A disorot dengan warna kuning, B berwarna hijau, dan C berwarna merah. Setiap belitan dibuat dengan bingkai yang sama seperti pada kasus sebelumnya.

Pada gambar, untuk setiap kasus, arus hanya melewati satu belitan dalam arah maju atau mundur, yang ditunjukkan dengan tanda “+” dan “-”.

Ketika setengah gelombang positif melewati fasa A dengan arah maju, sumbu medan rotor mengambil posisi horizontal karena kutub magnet stator terbentuk pada bidang ini dan menarik jangkar yang bergerak. Kutub rotor yang berlawanan cenderung mendekati kutub stator.

Ketika setengah gelombang positif mengikuti fase C, jangkar akan berputar 60 derajat searah jarum jam. Setelah arus disuplai ke fasa B, putaran jangkar serupa akan terjadi. Setiap aliran arus yang berurutan pada fase selanjutnya dari belitan berikutnya akan memutar rotor.

Jika tegangan jaringan tiga fasa yang digeser pada sudut 120 derajat disuplai ke setiap belitan, maka arus bolak-balik akan bersirkulasi di dalamnya, yang akan memutar jangkar dan menciptakan putaran sinkron dengan medan elektromagnetik yang disuplai.

Desain mekanis yang sama telah berhasil digunakan motor stepper tiga fasa. Hanya di setiap belitan, dengan bantuan kontrol, pulsa arus searah disuplai dan dihilangkan sesuai dengan algoritma yang dijelaskan di atas.

Peluncuran mereka memulai gerakan rotasi, dan penghentiannya di momen tertentu waktu memberikan rotasi poros tertutup dan berhenti pada sudut yang diprogram untuk melakukan operasi teknologi tertentu.

Dalam kedua sistem tiga fase yang dijelaskan, dimungkinkan untuk mengubah arah putaran jangkar. Untuk melakukan ini, Anda hanya perlu mengubah urutan fase "A" - "B" - "C" menjadi yang lain, misalnya "A" - "C" - "B".

Kecepatan putaran rotor diatur oleh lamanya periode T. Pengurangannya menyebabkan percepatan putaran. Besarnya amplitudo arus dalam fasa bergantung pada resistensi internal belitan dan tegangan yang diberikan padanya. Ini menentukan besarnya torsi dan tenaga motor listrik.

Motor listrik asinkron

Desain motor ini memiliki rangkaian magnet stator dengan belitan yang sama seperti pada model satu fasa dan tiga fasa yang telah dibahas sebelumnya. Mereka mendapatkan namanya karena rotasi medan elektromagnetik jangkar dan stator yang tidak sinkron. Hal ini dilakukan dengan memperbaiki konfigurasi rotor.

Intinya terbuat dari pelat baja kelas listrik dengan alur. Mereka dilengkapi dengan konduktor arus aluminium atau tembaga, yang ditutup di ujung jangkar dengan cincin konduktif.

Ketika tegangan diterapkan pada belitan stator, arus listrik diinduksi pada belitan rotor oleh gaya gerak listrik dan medan magnet jangkar tercipta. Ketika medan elektromagnetik ini berinteraksi, poros motor mulai berputar.

Dengan desain ini, pergerakan rotor hanya dimungkinkan setelah medan elektromagnetik yang berputar muncul di stator dan berlanjut dalam mode operasi asinkron dengannya.

Motor asinkron memiliki desain yang lebih sederhana. Oleh karena itu, harganya lebih murah dan banyak digunakan pada instalasi industri dan peralatan rumah tangga.

Motor linier

Banyak bagian kerja dari mekanisme industri melakukan gerakan bolak-balik atau maju dalam satu bidang, yang diperlukan untuk pengoperasian mesin pengerjaan logam, kendaraan, pukulan palu saat pemancangan tiang pancang...

Memindahkan benda kerja seperti itu menggunakan kotak roda gigi, sekrup bola, penggerak sabuk, dan perangkat mekanis serupa dari motor listrik putar memperumit desain. Modern solusi teknis Masalah ini adalah pengoperasian motor listrik linier.

Stator dan rotornya memanjang dalam bentuk strip, dan tidak dilipat menjadi cincin, seperti pada motor listrik putar.

Prinsip operasinya adalah memberikan gerakan linier bolak-balik pada runner-rotor akibat transfer energi elektromagnetik dari stator stasioner dengan rangkaian magnet terbuka dengan panjang tertentu. Di dalamnya, dengan menyalakan arus secara bergantian, medan magnet yang bekerja tercipta.

Ia bekerja pada belitan jangkar dengan komutator. Gaya-gaya yang timbul pada mesin semacam itu menggerakkan rotor hanya dalam arah linier sepanjang elemen pemandu.

Motor linier dirancang untuk beroperasi pada konstan atau arus bolak-balik, dapat bekerja dalam mode sinkron atau asinkron.

Kerugian dari motor linier adalah:

kompleksitas teknologi;

harga tinggi;

tingkat energi yang rendah.

Tugas: Pekerjaan laboratorium No 10. Studi tentang motor listrik DC (pada model).

Masalah dari
Buku teks fisika, kelas 8, A.V. Peryshkin, N.A
untuk tahun 1998
Buku kerja fisika online
untuk kelas 8
Pekerjaan laboratorium
- nomor
10

Studi tentang motor listrik DC (pada model).

Tujuan Pekerjaan : Mengenal bagian-bagian utama motor DC listrik dengan menggunakan model motor ini.

Ini mungkin pekerjaan termudah untuk kursus kelas 8. Anda hanya perlu menghubungkan model motor dengan sumber arus, melihat cara kerjanya, dan mengingat nama-nama bagian utama motor listrik (angker, induktor, sikat, setengah cincin, belitan, poros).

Motor listrik yang diberikan oleh guru Anda mungkin mirip dengan yang ditunjukkan pada gambar, atau mungkin tampilannya berbeda, karena ada banyak pilihan untuk motor listrik sekolah. Ini bukanlah hal yang sangat penting, karena guru mungkin akan memberi tahu Anda secara rinci dan menunjukkan kepada Anda cara menangani model tersebut.

Mari kita daftar alasan utama mengapa motor listrik yang terhubung dengan benar tidak berfungsi. Sirkuit terbuka, kurangnya kontak sikat dengan setengah cincin, kerusakan pada belitan jangkar. Jika dalam dua kasus pertama Anda cukup mampu menanganinya sendiri, jika belitannya putus, Anda perlu menghubungi guru. Sebelum menyalakan mesin, sebaiknya pastikan armature dapat berputar dengan bebas dan tidak ada yang mengganggu, jika tidak, ketika dihidupkan, motor listrik akan mengeluarkan dengungan khas, tetapi tidak berputar.

Tidak tahu bagaimana menyelesaikannya? Bisakah Anda membantu dengan solusinya? Masuk dan tanyakan.

←Pekerjaan laboratorium No. 9. Merakit elektromagnet dan menguji aksinya. Pekerjaan laboratorium No. 11. Memperoleh gambar menggunakan lensa.-

mempelajari perangkat, prinsip pengoperasian, karakteristik motor listrik DC;

memperoleh keterampilan praktis dalam menghidupkan, mengoperasikan dan menghentikan motor listrik DC;

selidiki secara eksperimental informasi teoretis tentang ciri-ciri motor DC.

Prinsip-prinsip teoritis dasar

Motor listrik DC adalah mesin listrik yang dirancang untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Desain motor listrik DC tidak berbeda dengan generator DC. Keadaan ini membuat mesin listrik DC bersifat reversibel, sehingga memungkinkannya digunakan baik dalam mode generator maupun motor. Secara struktural, motor listrik DC memiliki elemen tetap dan bergerak, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1.

Bagian tetap - stator 1 (rangka) terbuat dari baja tuang, terdiri dari 2 tiang utama dan 3 tiang tambahan dengan 4 belitan medan dan 5 dan lintasan kuas dengan kuas. Stator melakukan fungsi sirkuit magnetik. Dengan bantuan kutub utama, terciptalah medan magnet yang konstan dalam waktu dan tidak bergerak dalam ruang. Kutub tambahan ditempatkan di antara kutub utama dan memperbaiki kondisi peralihan.

Bagian yang bergerak pada motor listrik DC adalah rotor 6 (angker) yang ditempatkan pada poros yang berputar. Angker juga berperan sebagai sirkuit magnet. Itu terbuat dari lembaran baja listrik tipis yang diisolasi secara elektrik satu sama lain dengan kandungan silikon tinggi, yang mengurangi kehilangan daya. Gulungan 7 ditekan ke dalam alur jangkar, yang terminalnya dihubungkan ke pelat kolektor 8, yang terletak pada poros motor listrik yang sama (lihat Gambar 1).

Mari kita perhatikan prinsip pengoperasian motor listrik DC. Menghubungkan tegangan searah ke terminal-terminal mesin listrik menyebabkan terjadinya arus secara simultan pada belitan medan (stator) dan pada belitan jangkar (Gbr. 2). Akibat interaksi arus jangkar dengan fluks magnet yang ditimbulkan oleh belitan medan, timbul gaya pada stator. F, ditentukan oleh hukum Ampere . Arah gaya ini ditentukan oleh aturan tangan kiri (Gbr. 2), yang menurutnya berorientasi tegak lurus terhadap arus Saya(dalam belitan jangkar), dan ke vektor induksi magnet DI DALAM(dibuat oleh belitan eksitasi). Akibatnya, sepasang gaya bekerja pada rotor (Gbr. 2). Gaya bekerja di bagian atas rotor di sebelah kanan, di bagian bawah - di sebelah kiri. Pasangan gaya ini menciptakan torsi, di bawah pengaruh rotasi jangkar. Besarnya momen elektromagnetik yang dihasilkan sama dengan

M = C M SAYA SAYA F,

Di mana Dengan m - koefisien tergantung pada desain belitan jangkar dan jumlah kutub motor listrik; F- fluks magnet dari sepasang kutub utama motor listrik; SAYA SAYA - arus jangkar motor. Sebagai berikut dari Gambar. 2, perputaran belitan jangkar disertai dengan perubahan polaritas secara simultan pada pelat kolektor. Arah arus pada belitan belitan jangkar berubah ke arah sebaliknya, tetapi fluks magnet belitan medan tetap pada arah yang sama, yang menentukan arah gaya yang konstan. F, dan karena itu torsi.

Rotasi jangkar dalam medan magnet menyebabkan munculnya EMF pada belitannya, yang arahnya ditentukan oleh aturan tangan kanan. Hasilnya, untuk yang ditunjukkan pada Gambar. 2 konfigurasi medan dan gaya pada belitan jangkar akan timbul arus induksi yang arahnya berlawanan dengan arus utama. Oleh karena itu, EMF yang dihasilkan disebut EMF balik. Nilainya setara

E = Dengan e nФ,

Di mana N- kecepatan putaran jangkar motor listrik; Dengan e adalah koefisien yang bergantung pada elemen struktur mesin. EMF ini menurunkan kinerja motor listrik.

Arus pada jangkar menimbulkan medan magnet yang mempengaruhi medan magnet kutub utama (stator), yang disebut reaksi jangkar. Saat mesin dalam keadaan idle, medan magnet hanya dihasilkan oleh kutub utama. Bidang ini simetris terhadap sumbu kutub-kutub ini dan koaksial dengannya. Ketika beban dihubungkan ke motor, medan magnet tercipta pada belitan jangkar karena arus – medan jangkar. Sumbu bidang ini akan tegak lurus terhadap sumbu kutub utama. Karena ketika jangkar berputar, distribusi arus pada konduktor jangkar tetap tidak berubah, medan jangkar tetap tidak bergerak di ruang angkasa. Penambahan bidang ini dengan bidang kutub utama menghasilkan bidang yang berputar melalui suatu sudut  berlawanan dengan arah putaran armature. Akibatnya torsi berkurang, karena sebagian konduktor memasuki zona kutub yang polaritasnya berlawanan dan menimbulkan torsi pengereman. Dalam hal ini, sikat menyala dan komutator terbakar, dan timbul medan demagnetisasi memanjang.

Untuk mengurangi pengaruh reaksi jangkar pada pengoperasian mesin, tiang tambahan dipasang di dalamnya. Belitan kutub-kutub tersebut dihubungkan secara seri dengan belitan utama jangkar, tetapi perubahan arah belitan di dalamnya menyebabkan munculnya medan magnet yang berlawanan dengan medan magnet jangkar.

Untuk mengubah arah putaran motor DC, perlu dilakukan perubahan polaritas tegangan yang disuplai ke belitan jangkar atau belitan medan.

Tergantung pada metode penyalaan belitan eksitasi, motor listrik DC dengan eksitasi paralel, seri dan campuran dibedakan.

Untuk motor dengan eksitasi paralel, belitan dirancang untuk tegangan penuh dari jaringan suplai dan dihubungkan secara paralel ke rangkaian jangkar (Gbr. 3).

Motor lilitan seri mempunyai belitan medan yang dihubungkan secara seri dengan jangkar, sehingga belitan ini dirancang untuk mengalirkan arus jangkar penuh (Gbr. 4).

Motor dengan eksitasi campuran memiliki dua belitan, satu dihubungkan secara paralel, yang lainnya dihubungkan secara seri dengan jangkar (Gbr. 5).

Beras. 3 Gambar. 4

Saat menghidupkan motor listrik DC (apa pun metode eksitasinya) melalui sambungan langsung ke jaringan suplai, timbul arus start yang signifikan, yang dapat menyebabkan kegagalannya. Hal ini terjadi sebagai akibat pelepasan sejumlah besar panas pada belitan jangkar dan kerusakan insulasi selanjutnya. Oleh karena itu, motor DC distart dengan menggunakan alat starter khusus. Dalam kebanyakan kasus, perangkat starter paling sederhana digunakan untuk tujuan ini - rheostat starter. Proses pengasutan motor DC dengan rheostat pengasutan ditunjukkan dengan menggunakan contoh motor DC dengan eksitasi paralel.

Berdasarkan persamaan yang disusun sesuai dengan hukum kedua Kirchhoff untuk sisi kiri rangkaian listrik (lihat Gambar 3), rheostat awal ditarik seluruhnya ( R start = 0), arus jangkar

,

Di mana kamu- tegangan yang disuplai ke motor listrik; R i adalah hambatan belitan jangkar.

Pada saat awal motor listrik dihidupkan, kecepatan putaran jangkar N= 0, oleh karena itu gaya gerak listrik berlawanan yang diinduksikan pada belitan jangkar, sesuai dengan persamaan yang diperoleh sebelumnya, juga akan sama dengan nol ( E= 0).

Resistansi belitan jangkar R Saya adalah jumlah yang agak kecil. Untuk membatasi kemungkinan arus tinggi yang tidak dapat diterima dalam rangkaian jangkar selama pengasutan, rheostat pengasutan (resistansi pengasutan) dinyalakan secara seri dengan jangkar, apa pun metode eksitasi mesinnya. R awal). Dalam hal ini, arus jangkar awal

.

Memulai resistensi rheostat R Start dihitung untuk beroperasi hanya pada waktu start dan dipilih sedemikian rupa sehingga arus start jangkar motor listrik tidak melebihi nilai yang diijinkan ( SAYA saya,mulai 2 SAYA saya, tidak). Ketika motor listrik berakselerasi, EMF diinduksi pada belitan jangkar karena peningkatan frekuensi putarannya n meningkat ( E=Dengan e nФ). Akibatnya, arus jangkar, semua hal lain dianggap sama, berkurang. Dalam hal ini, resistansi rheostat awal R awal Saat armatur motor berakselerasi, maka harus dikurangi secara bertahap. Setelah mesin berakselerasi hingga kecepatan pengenal jangkar, EMF meningkat sedemikian rupa sehingga tahanan start dapat dikurangi menjadi nol, tanpa bahaya peningkatan arus jangkar yang signifikan.

Jadi, perlawanan awal R memulai di sirkuit jangkar hanya diperlukan pada saat start-up. Selama pengoperasian normal motor listrik, harus dimatikan, pertama, karena dirancang untuk pengoperasian jangka pendek pada saat start-up, dan kedua, jika terdapat hambatan start, maka akan timbul rugi-rugi daya termal sebesar R awal SAYA Kedua, mengurangi efisiensi motor listrik secara signifikan.

.

Mempertimbangkan ekspresi EMF ( E=Dengan e nФ), dengan menulis rumus yang dihasilkan relatif terhadap kecepatan putaran, kita memperoleh persamaan karakteristik frekuensi (kecepatan) motor listrik N(SAYA SAYA):

.

Oleh karena itu, dengan tidak adanya beban pada poros dan arus jangkar SAYA SAYA = 0 kecepatan putaran motor pada nilai tegangan suplai tertentu

.

Kecepatan motorik N 0 adalah kecepatan idle ideal. Selain parameter motor listrik juga tergantung pada nilai tegangan masukan dan fluks magnet. Dengan penurunan fluks magnet, jika hal-hal lain dianggap sama, kecepatan idle ideal meningkat. Oleh karena itu, jika terjadi putusnya rangkaian belitan eksitasi, ketika arus eksitasi menjadi nol ( SAYAв = 0), fluks magnet motor dikurangi menjadi nilai yang sama dengan nilai fluks magnet sisa F ost. Dalam hal ini, mesin “mengalami overdrive”, mengembangkan kecepatan putaran yang jauh lebih tinggi daripada kecepatan nominal, yang menimbulkan bahaya tertentu baik bagi mesin maupun personel pengoperasian.

Karakteristik frekuensi (kecepatan) motor listrik DC dengan eksitasi paralel N(SAYA i) pada nilai fluks magnet yang konstan F=konstanta dan nilai konstan dari tegangan yang disuplai kamu = konstanta tampak seperti garis lurus (Gbr. 6).

Menyatakan arus jangkar dalam persamaan karakteristik frekuensi melalui torsi elektromagnetik motor M =Dengan M SAYA SAYA F, kita memperoleh persamaan sifat mekanik, yaitu ketergantungan N(M) pada kamu = konstanta untuk motor dengan eksitasi paralel:

.

Dengan mengabaikan pengaruh reaksi jangkar selama perubahan beban, kita dapat berasumsi bahwa torsi elektromagnetik motor sebanding dengan arus jangkar. Oleh karena itu, karakteristik mekanis motor DC mempunyai bentuk yang sama dengan karakteristik frekuensi yang bersangkutan. Motor listrik dengan eksitasi paralel memiliki karakteristik mekanik yang kaku (Gbr. 7). Dari karakteristik ini jelas bahwa frekuensi putarannya sedikit menurun dengan meningkatnya torsi beban, karena arus eksitasi ketika belitan medan dihubungkan secara paralel dan, karenanya, fluks magnet motor praktis tidak berubah, dan resistansi rangkaian jangkar relatif kecil.

Karakteristik kinerja motor DC eksitasi paralel ditunjukkan pada Gambar. 8. Dari ciri-ciri tersebut terlihat jelas bahwa kecepatan putaran N jumlah motor listrik dengan eksitasi paralel sedikit berkurang dengan bertambahnya beban. Ketergantungan torsi yang berguna pada poros motor pada tenaga R 2 merupakan garis yang hampir lurus, karena torsi motor ini sebanding dengan beban pada poros: M=kР 2 / N. Kelengkungan ketergantungan ini dijelaskan oleh sedikit penurunan kecepatan putaran dengan meningkatnya beban.

Pada R 2 = 0 arus yang dikonsumsi motor listrik sama dengan arus tanpa beban. Dengan meningkatnya daya, arus jangkar meningkat kira-kira dengan ketergantungan yang sama dengan torsi beban pada poros, karena dalam kondisi tersebut F=konstanta Arus jangkar sebanding dengan torsi beban. Efisiensi motor listrik didefinisikan sebagai rasio daya berguna pada poros dengan daya yang dikonsumsi dari jaringan:

,

Di mana R 2 - kekuatan poros yang berguna; R 1 =UI- daya yang dikonsumsi oleh motor listrik dari jaringan suplai; R mata = SAYA 2 saya R i - rugi-rugi daya listrik pada rangkaian jangkar, R setiap = UI di, = SAYA 2 masuk R V - rugi-rugi daya listrik pada rangkaian eksitasi; R bulu - kerugian tenaga mekanis; R m - rugi-rugi daya akibat histeresis dan arus eddy.

Dengan tegangan suplai konstan dan fluks magnet konstan, dalam proses mengubah nilai resistansi rangkaian jangkar, dapat diperoleh sekumpulan karakteristik mekanis, misalnya, untuk motor listrik dengan eksitasi paralel (Gbr. 9).

Keuntungan dari metode kontrol yang dipertimbangkan terletak pada kesederhanaan relatifnya dan kemampuan untuk memperoleh perubahan kecepatan putaran yang mulus pada rentang yang luas (dari nol hingga nilai frekuensi nominal N nom). Kerugian dari metode ini termasuk fakta bahwa terdapat kehilangan daya yang signifikan pada resistansi tambahan, yang meningkat seiring dengan penurunan kecepatan putaran, serta kebutuhan untuk menggunakan peralatan kontrol tambahan. Selain itu, cara ini tidak memungkinkan pengaturan kecepatan putaran motor listrik ke atas dari nilai nominalnya.

Perubahan kecepatan putaran motor listrik DC juga dapat dicapai sebagai akibat dari perubahan nilai fluks magnet eksitasi. Ketika fluks magnet berubah sesuai dengan persamaan respons frekuensi untuk motor DC dengan eksitasi paralel pada nilai tegangan suplai konstan dan nilai resistansi rangkaian jangkar konstan, kita dapat memperoleh sekumpulan karakteristik mekanis yang ditunjukkan pada Gambar. 10.

Kerugian dari metode ini juga mencakup rentang kendali yang relatif kecil karena keterbatasan kekuatan mekanik dan peralihan motor listrik. Keuntungan dari metode pengendalian ini adalah kesederhanaannya. Untuk motor dengan eksitasi paralel, hal ini dicapai dengan mengubah resistansi rheostat penyetel R R dalam rangkaian eksitasi.

Untuk motor DC dengan eksitasi seri, perubahan fluks magnet dicapai dengan melangsir belitan medan dengan resistansi yang mempunyai nilai yang sesuai, atau dengan menghubung pendek sejumlah belitan medan.

Metode pengaturan kecepatan putaran dengan mengubah tegangan pada terminal jangkar motor telah banyak digunakan, terutama pada penggerak listrik yang dibangun pada sistem generator-motor. Dengan fluks magnet yang konstan dan resistansi rangkaian jangkar, sebagai akibat dari perubahan tegangan jangkar, sekumpulan karakteristik frekuensi dapat diperoleh.

Dengan perubahan tegangan input, kecepatan idle ideal n 0 sesuai dengan ekspresi yang diberikan sebelumnya, itu berubah secara proporsional dengan tegangan. Karena resistansi rangkaian jangkar tetap tidak berubah, kekakuan kelompok karakteristik mekanis tidak berbeda dengan kekakuan karakteristik mekanis alami pada kamu=kamu no.

Keuntungan dari metode kontrol yang dipertimbangkan adalah variasi kecepatan putaran yang luas tanpa meningkatkan rugi-rugi daya. Kerugian dari metode ini termasuk fakta bahwa metode ini memerlukan sumber tegangan suplai yang diatur, dan hal ini menyebabkan peningkatan berat, dimensi dan biaya pemasangan.

Pekerjaan laboratorium→ nomor 10

Studi tentang motor listrik DC (pada model).

Tujuan pekerjaan: Biasakan diri Anda dengan bagian-bagian dasar motor listrik DC dengan menggunakan model motor ini.

Ini mungkin pekerjaan termudah untuk kursus kelas 8. Anda hanya perlu menghubungkan model motor dengan sumber arus, melihat cara kerjanya, dan mengingat nama-nama bagian utama motor listrik (angker, induktor, sikat, setengah cincin, belitan, poros).

Motor listrik yang diberikan oleh guru Anda mungkin mirip dengan yang ditunjukkan pada gambar, atau mungkin tampilannya berbeda, karena ada banyak pilihan untuk motor listrik sekolah. Ini bukanlah hal yang sangat penting, karena guru mungkin akan memberi tahu Anda secara rinci dan menunjukkan kepada Anda cara menangani model tersebut.

Mari kita daftar alasan utama mengapa motor listrik yang terhubung dengan benar tidak berfungsi. Sirkuit terbuka, kurangnya kontak sikat dengan setengah cincin, kerusakan pada belitan jangkar. Jika dalam dua kasus pertama Anda cukup mampu menanganinya sendiri, jika belitannya putus, Anda perlu menghubungi guru. Sebelum menyalakan mesin, sebaiknya pastikan armature dapat berputar dengan bebas dan tidak ada yang mengganggu, jika tidak, ketika dihidupkan, motor listrik akan mengeluarkan dengungan khas, tetapi tidak berputar.

Pekerjaan laboratorium No.9

Subjek. Studi tentang motor listrik DC.

Tujuan pekerjaan: mempelajari struktur dan prinsip pengoperasian motor listrik.

Peralatan: model motor listrik, sumber arus, rheostat, kunci, amperemeter, kabel penghubung, gambar, presentasi.

TUGAS:

1 . Pelajari struktur dan prinsip pengoperasian motor listrik dengan menggunakan presentasi, gambar dan model.

2 . Hubungkan motor listrik ke sumber listrik dan amati pengoperasiannya. Jika mesin tidak berfungsi, tentukan penyebabnya dan coba atasi masalahnya.

3 . Tunjukkan dua elemen utama dalam desain motor listrik.

4 . Fenomena fisik apa yang mendasari aksi motor listrik?

5 . Mengubah arah putaran armature. Tuliskan apa yang perlu Anda lakukan untuk mencapai hal ini.

6. Mengumpulkan rangkaian listrik, menghubungkan secara seri motor listrik, rheostat, sumber arus, ammeter dan saklar. Ubah arus dan amati pengoperasian motor listrik. Apakah kecepatan putaran jangkar berubah? Tuliskan kesimpulan tentang ketergantungan gaya yang bekerja pada kumparan pada medan magnet terhadap kuat arus pada kumparan.

7 . Motor listrik dapat memiliki kekuatan berapa pun, karena:

A) Anda dapat mengubah kekuatan arus pada belitan jangkar;

B) Anda dapat mengubah medan magnet induktor.

Tolong tunjukkan jawaban yang benar:

1) hanya A yang benar; 2) hanya B yang benar; 3) A dan B keduanya benar; 4) A dan B salah.

8 . Sebutkan kelebihan motor listrik dibandingkan mesin kalor.