Bet koks elektrinis variklis yra skirtas mechaniniam darbui atlikti dėl sunaudojamos elektros energijos, kuri, kaip taisyklė, paverčiama sukimosi judesiu. Nors technologijoje yra modelių, kurie iš karto sukuria darbinio kūno judesį. Jie vadinami linijiniais varikliais.

Pramoniniuose įrenginiuose elektros varikliai varo įvairias mašinas ir mechaninius įrenginius, dalyvaujančius technologiniame gamybos procese.

Buitinės technikos viduje veikia elektros varikliai Skalbimo mašinos, dulkių siurbliai, kompiuteriai, plaukų džiovintuvai, vaikiški žaislai, laikrodžiai ir daug kitų prietaisų.

Pagrindiniai fiziniai procesai ir veikimo principas

Ant judančių viduje elektros krūviai, kurios vadinamos elektros srove, visada yra mechaninė jėga, kuri linkusi nukreipti jų kryptį plokštumoje, kuri yra statmena magnetinių jėgos linijų orientacijai. Kada elektros eina per metalinį laidininką arba iš jo pagamintą ritę, tada ši jėga linkusi judinti/sukti kiekvieną srovę nešantį laidininką ir visą apviją kaip visumą.

Žemiau esančiame paveikslėlyje pavaizduotas metalinis rėmas, per kurį teka srovė. Jai taikomas magnetinis laukas sukuria jėgą F kiekvienai rėmo šakai, sukurdamas sukimosi judesį.

Ši elektros ir magnetinės energijos sąveikos savybė, pagrįsta elektrovaros jėgos sukūrimu uždaroje laidžioje grandinėje, yra susijusi su bet kurio elektros variklio veikimu. Jo dizainas apima:

apvija, kuria teka elektros srovė. Jis dedamas ant specialios inkaro šerdies ir tvirtinamas besisukančiuose guoliuose, kad sumažintų trinties jėgų atsvarą. Ši konstrukcija vadinama rotoriumi;

statorius, sukuriantis magnetinį lauką, kuris savo jėgos linijomis prasiskverbia į elektros krūvius, einančius per rotoriaus apvijos posūkius;

korpusas statoriaus laikymui. Korpuso viduje yra pagaminti specialūs tvirtinimo lizdai, kurių viduje sumontuotos išorinės rotoriaus guolių rasės.

Supaprastintas paprasčiausio elektros variklio dizainas gali būti pavaizduotas toliau pateiktame paveikslėlyje.

Rotoriui sukant susidaro sukimo momentas, kurio galia priklauso nuo bendros įrenginio konstrukcijos, naudojamos elektros energijos kiekio ir jos nuostolių transformacijų metu.

Didžiausia galima variklio galia visada yra mažesnė nei jam naudojama elektros energija. Jis apibūdinamas efektyvumo koeficiento dydžiu.

Elektros variklių tipai

Atsižvelgiant į srovės, tekančios per apvijas, tipą, jie skirstomi į nuolatinės arba kintamosios srovės variklius. Kiekviena iš šių dviejų grupių turi daugybę modifikacijų naudojant skirtingus technologinius procesus.

Elektros varikliai nuolatinė srovė

Jų statoriaus magnetinis laukas sukuriamas stacionariai sumontuotais arba specialiais elektromagnetais su lauko apvijomis. Armatūros apvija yra standžiai sumontuota velene, kuris yra pritvirtintas guoliuose ir gali laisvai suktis aplink savo ašį.

Pagrindinė tokio variklio struktūra parodyta paveikslėlyje.

Ant armatūros šerdies, pagamintos iš feromagnetinių medžiagų, yra apvija, susidedanti iš dviejų nuosekliai sujungtų dalių, kurios vienu galu sujungtos su laidžiomis kolektoriaus plokštėmis, o kitos sujungtos viena su kita. Du grafito šepečiai yra diametraliai priešinguose armatūros galuose ir yra prispausti prie komutatoriaus plokščių kontaktinių trinkelių.

Apatinis modelio šepetys tiekiamas su teigiamu nuolatinės srovės šaltinio potencialu, o viršutinis - su neigiamu potencialu. Srovės, tekančios per apviją, kryptį rodo taškinė raudona rodyklė.

Srovė sukelia šiaurinio ašigalio magnetinį lauką apatinėje kairėje armatūros dalyje, o pietinį polių viršutinėje dešinėje (gileto taisyklė). Dėl to rotoriaus poliai atstumiami nuo panašių stacionarių polių ir pritraukiami prie nepanašių statoriaus polių. Dėl veikiančios jėgos atsiranda sukimosi judėjimas, kurio kryptį rodo ruda rodyklė.

Toliau sukant armatūrą, pagal inerciją poliai pereina į kitas kolektoriaus plokštes. Srovės kryptis juose keičiasi į priešingą. Rotorius toliau sukasi toliau.

Paprasta tokio kolektoriaus įtaiso konstrukcija lemia didelius elektros energijos nuostolius. Tokie varikliai veikia paprastuose prietaisuose ar žaisluose vaikams.

Gamybos procese dalyvaujantys nuolatinės srovės elektros varikliai yra sudėtingesnės konstrukcijos:

apvija padalinama ne į dvi dalis, o į daugiau dalių;

kiekviena apvijos sekcija sumontuota ant savo stulpo;

Kolektoriaus įtaisas pagamintas iš tam tikro skaičiaus kontaktinių trinkelių pagal apvijų sekcijų skaičių.

Dėl to sukuriamas sklandus kiekvieno poliaus sujungimas per jo kontaktines plokštes su šepečiais ir srovės šaltiniu, sumažėja elektros nuostoliai.

Tokio inkaro įtaisas parodytas paveikslėlyje.

Nuolatinės srovės elektros varikliams rotoriaus sukimosi kryptis gali būti pakeista. Norėdami tai padaryti, pakanka pakeisti srovės judėjimą apvijoje, keičiant poliškumą prie šaltinio.

AC varikliai

Nuo ankstesnių konstrukcijų jie skiriasi tuo, kad jų apvija tekanti elektros srovė apibūdinama periodiškai keičiant jos kryptį (ženklą). Norint juos maitinti, įtampa tiekiama iš kintamųjų ženklų generatorių.

Tokių variklių statorius yra pagamintas iš magnetinės grandinės. Jis pagamintas iš feromagnetinių plokščių su grioveliais, į kuriuos dedami apvijų vijos su rėmo (ritės) konfigūracija.

Sinchroniniai elektros varikliai

Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta Vienfazio kintamosios srovės variklio veikimo principas su sinchroniniu rotoriaus ir statoriaus elektromagnetinių laukų sukimu.

Statoriaus magnetinės grandinės grioveliuose diametraliai priešinguose galuose yra apvijų laidininkai, schematiškai pavaizduoti rėmo pavidalu, per kurį teka kintamoji srovė.

Panagrinėkime atvejį laiko momentui, atitinkančiam teigiamos jos pusbangos dalies praėjimą.

Rotorius su įmontuotu nuolatiniu magnetu laisvai sukasi guolių riedmenyse, kuris turi aiškiai apibrėžtą šiaurinį „N žiotis“ ir pietinį „S žiočių“ polių. Kai per statoriaus apviją teka teigiama srovės pusės banga, joje susidaro magnetinis laukas su poliais „S st“ ir „N st“.

Tarp rotoriaus ir statoriaus magnetinių laukų atsiranda sąveikos jėgos (kaip poliai atstumia, o priešingi poliai traukia), kurios linkusios sukti elektros variklio armatūrą iš savavališkos padėties į galutinę padėtį, kai priešingi poliai yra kuo arčiau. kiek įmanoma vienas kito atžvilgiu.

Jei svarstysime tą patį atvejį, bet tuo metu, kai per rėmo laidininką teka atvirkštinė - neigiama srovės pusės banga, tada armatūros sukimasis vyks priešinga kryptimi.

Norint užtikrinti nuolatinį rotoriaus judėjimą, statoriuje daromas ne vienas apvijos rėmas, o tam tikras jų skaičius, atsižvelgiant į tai, kad kiekvienas iš jų maitinamas atskiru srovės šaltiniu.

Veikimo principas trifazis variklis Kintamosios srovės sinchroninis sukimasis Rotoriaus ir statoriaus elektromagnetiniai laukai parodyti toliau pateiktame paveikslėlyje.

Šioje konstrukcijoje trys apvijos A, B ir C yra sumontuotos statoriaus magnetinės grandinės viduje, paslinktos 120 laipsnių kampu viena kitos atžvilgiu. Apvija A paryškinta geltonai, B – žaliai, o C – raudonai. Kiekviena apvija pagaminta iš tų pačių rėmų, kaip ir ankstesniu atveju.

Paveikslėlyje kiekvienu atveju srovė teka tik per vieną apviją į priekį arba atgal, o tai rodo „+“ ir „-“ ženklai.

Kai teigiama pusbanga pereina per fazę A į priekį, rotoriaus lauko ašis užima horizontalią padėtį, nes šioje plokštumoje susidaro statoriaus magnetiniai poliai ir traukia judančią inkarą. Priešingi rotoriaus poliai linkę artėti prie statoriaus polių.

Kai teigiama pusbanga seka C fazę, armatūra pasisuks 60 laipsnių pagal laikrodžio rodyklę. Po to, kai srovė tiekiama į fazę B, įvyks panašus armatūros sukimasis. Kiekvienas nuoseklus srovės srautas kitoje kitos apvijos fazėje suks rotorių.

Jei į kiekvieną apviją tiekiama 120 laipsnių kampu paslinkta trifazė tinklo įtampa, tai jose cirkuliuos kintamos srovės, kurios suks armatūrą ir sukurs jos sinchroninį sukimąsi su tiekiamu elektromagnetiniu lauku.

Ta pati mechaninė konstrukcija buvo sėkmingai naudojama trijų fazių žingsninis variklis. Tik kiekvienoje apvijoje valdymo pagalba tiekiami ir pašalinami nuolatinės srovės impulsai pagal aukščiau aprašytą algoritmą.

Jų paleidimas pradeda sukimosi judesį ir sustoja tam tikras momentas laikas suteikia dozuotą veleno sukimąsi ir sustojimą užprogramuotu kampu tam tikroms technologinėms operacijoms atlikti.

Abiejose aprašytose trifazėse sistemose galima keisti armatūros sukimosi kryptį. Norėdami tai padaryti, tiesiog reikia pakeisti fazių seką „A“ - „B“ - „C“ į ką nors kita, pavyzdžiui, „A“ - „C“ - „B“.

Rotoriaus sukimosi greitis reguliuojamas periodo T trukme. Jo sumažinimas lemia sukimosi pagreitį. Srovės amplitudės dydis fazėje priklauso nuo vidinis pasipriešinimas apvija ir jai taikoma įtampa. Jis nustato elektros variklio sukimo momento ir galios dydį.

Asinchroniniai elektros varikliai

Šios variklių konstrukcijos turi tą pačią statoriaus magnetinę grandinę su apvijomis, kaip ir anksčiau aptartuose vienfaziuose ir trifaziuose modeliuose. Jie gavo savo pavadinimą dėl nesinchroninio armatūros ir statoriaus elektromagnetinių laukų sukimosi. Tai buvo padaryta tobulinant rotoriaus konfigūraciją.

Jo šerdis pagaminta iš elektrinio plieno plokščių su grioveliais. Juose sumontuoti aliuminio arba vario srovės laidininkai, kurie armatūros galuose uždaromi laidžiais žiedais.

Kai statoriaus apvijos paduodama įtampa, rotoriaus apvijoje elektrovaros jėga indukuojama elektros srovė ir sukuriamas armatūros magnetinis laukas. Kai šie elektromagnetiniai laukai sąveikauja, variklio velenas pradeda suktis.

Naudojant šią konstrukciją, rotoriaus judėjimas įmanomas tik tada, kai statoriuje atsiranda besisukantis elektromagnetinis laukas ir jis toliau su juo veikia asinchroniniu režimu.

Asinchroniniai varikliai yra paprastesnio dizaino. Todėl jie yra pigesni ir plačiai naudojami pramoniniuose įrenginiuose bei buitiniuose prietaisuose.

Tiesiniai varikliai

Daugelis pramoninių mechanizmų darbinių dalių atlieka grįžtamąjį arba pirmyn judesį vienoje plokštumoje, reikalingą metalo apdirbimo staklėms, transporto priemonėms dirbti, plaktukų smūgiams kalant polius...

Tokio darbinio korpuso perkėlimas naudojant pavarų dėžes, rutulinius varžtus, diržines pavaras ir panašius mechaninius įtaisus iš rotacinio elektros variklio apsunkina konstrukciją. Modernus techninis sprendimasŠi problema yra tiesinio elektros variklio veikimas.

Jo statorius ir rotorius yra pailgi juostelių pavidalu, o ne sulankstyti į žiedus, kaip rotacinių elektros variklių.

Veikimo principas yra stūmoklio-rotorio judesio tiesinis judesys dėl elektromagnetinės energijos perdavimo iš stacionaraus statoriaus su atvira tam tikro ilgio magnetine grandine. Jo viduje, pakaitomis įjungiant srovę, sukuriamas veikiantis magnetinis laukas.

Jis veikia armatūros apviją su komutatoriumi. Tokiame variklyje atsirandančios jėgos judina rotorių tik tiesine kryptimi išilgai kreipiamųjų elementų.

Tiesiniai varikliai skirti veikti pastoviu arba kintamoji srovė, gali dirbti sinchroniniu arba asinchroniniu režimu.

Linijinių variklių trūkumai yra šie:

technologijos sudėtingumas;

auksta kaina;

žemas energijos lygis.

Užduoties sąlyga: Laboratorinis darbas Nr. 10. Elektros nuolatinės srovės variklio tyrimas (ant modelio).

Problema iš
Fizikos vadovėlis, 8 klasė, A.V. Peryshkin, N.A. Rodina
už 1998 metus
Fizikos darbo knyga internete
8 klasei
Laboratoriniai darbai
- numeris
10

Nuolatinės srovės elektros variklio tyrimas (ant modelio).

Darbo tikslas: Supažindinti su pagrindinėmis elektros nuolatinės srovės variklio dalimis naudojant šio variklio modelį.

Tai bene lengviausias darbas 8 klasės kursui. Jums tereikia prijungti variklio modelį prie srovės šaltinio, pamatyti, kaip jis veikia, ir prisiminti pagrindinių elektros variklio dalių pavadinimus (armatūra, induktorius, šepečiai, pusžiedžiai, apvija, velenas).

Mokytojo jums pasiūlytas elektros variklis gali būti panašus į pavaizduotą paveikslėlyje arba kitokios išvaizdos, nes mokykliniams elektros varikliams yra daug variantų. Tai nėra esminė svarba, nes mokytojas tikriausiai jums išsamiai papasakos ir parodys, kaip elgtis su modeliu.

Išvardinkime pagrindines priežastis, kodėl tinkamai prijungtas elektros variklis neveikia. Atvira grandinė, šepečių ir pusžiedžių kontakto trūkumas, armatūros apvijos pažeidimas. Jei pirmaisiais dviem atvejais jūs visiškai sugebate su tuo susitvarkyti, jei apvija nutrūksta, turite susisiekti su mokytoju. Prieš įjungdami variklį, turėtumėte įsitikinti, kad jo armatūra gali laisvai suktis ir niekas jai netrukdo, kitaip įjungtas elektros variklis skleis būdingą dūzgimą, bet nesisuks.

Nežinai kaip išspręsti? Ar galite padėti rasti sprendimą? Užeik ir paklausk.

←Laboratorinis darbas Nr.9. Elektromagneto surinkimas ir jo veikimo patikrinimas Laboratorinis darbas Nr.11. Vaizdo gavimas naudojant objektyvą.-

ištirti nuolatinės srovės elektros variklio įrenginį, veikimo principą, charakteristikas;

įgyti praktinių nuolatinės srovės elektros variklio užvedimo, valdymo ir stabdymo įgūdžių;

Eksperimentiškai ištirti teorinę informaciją apie nuolatinės srovės elektros variklio charakteristikas.

Pagrindiniai teoriniai principai

Nuolatinės srovės elektros variklis yra elektros mašina, skirta elektros energijai paversti mechanine energija.

Nuolatinės srovės elektros variklio konstrukcija nesiskiria nuo nuolatinės srovės generatoriaus. Dėl šios aplinkybės nuolatinės srovės elektros mašinos yra grįžtamos, tai yra, leidžia jas naudoti tiek generatoriaus, tiek variklio režimuose. Struktūriškai nuolatinės srovės elektros variklis turi fiksuotus ir judančius elementus, kurie parodyta fig. 1.

Stacionarioji dalis - statorius 1 (rėmas) pagamintas iš liejo plieno, susideda iš 2 pagrindinių ir 3 papildomų polių su 4 lauko apvijomis ir 5 ir šepečių traversas su šepečiais. Statorius atlieka magnetinės grandinės funkciją. Pagrindinių polių pagalba sukuriamas laike pastovus ir erdvėje nejudantis magnetinis laukas. Papildomi stulpai dedami tarp pagrindinių polių ir pagerina perjungimo sąlygas.

Judanti nuolatinės srovės elektros variklio dalis yra rotorius 6 (armatūra), kuris dedamas ant besisukančio veleno. Armatūra taip pat atlieka magnetinės grandinės vaidmenį. Jis pagamintas iš plonų, elektra izoliuotų vienas nuo kito, plonų elektrotechninio plieno lakštų su dideliu silicio kiekiu, todėl sumažėja galios nuostoliai. Apvijos 7 įspaudžiamos į armatūros griovelius, kurių gnybtai sujungti su komutatoriaus 8 plokštelėmis, esančiomis ant to paties variklio veleno (žr. 1 pav.).

Panagrinėkime nuolatinės srovės elektros variklio veikimo principą. Prie elektros mašinos gnybtų prijungus tiesioginę įtampą, lauko (statoriaus) apvijose ir armatūros apvijose vienu metu atsiranda srovė (2 pav.). Dėl armatūros srovės sąveikos su lauko apvijos sukurtu magnetiniu srautu statoriuje atsiranda jėga f, nustatomas pagal Ampero dėsnį . Šios jėgos kryptis nustatoma pagal kairiosios rankos taisyklę (2 pav.), pagal kurią ji orientuota statmenai tiek srovei. i(armatūros apvijoje), ir į magnetinės indukcijos vektorių IN(sukurta sužadinimo apvija). Dėl to rotorių veikia pora jėgų (2 pav.). Jėga veikia viršutinę rotoriaus dalį į dešinę, apatinę - į kairę. Ši jėgų pora sukuria sukimo momentą, kurio įtakoje armatūra sukasi. Gauto elektromagnetinio momento dydis pasirodo lygus

M = c m aš aš F,

Kur Su m - koeficientas, priklausantis nuo armatūros apvijos konstrukcijos ir elektros variklio polių skaičiaus; F- vienos poros pagrindinių elektros variklio polių magnetinis srautas; aš aš - variklio armatūros srovė. Kaip matyti iš Fig. 2, armatūros apvijų sukimąsi lydi tuo pat metu kolektoriaus plokščių poliškumas. Srovės kryptis armatūros apvijos posūkiuose pasikeičia į priešingą, tačiau lauko apvijų magnetinis srautas išlaiko tą pačią kryptį, kuri lemia pastovią jėgų kryptį f, taigi ir sukimo momentas.

Armatūros sukimasis magnetiniame lauke lemia, kad jo apvijoje atsiranda EML, kurio kryptį lemia dešinės rankos taisyklė. Dėl to tam, kuris parodytas Fig. 2 laukų ir jėgų konfigūracijos armatūros apvijoje, atsiras indukuota srovė, nukreipta priešais pagrindinę srovę. Todėl gautas EML vadinamas atgaline EMF. Jo vertė lygi

E = Su e nФ,

Kur n- elektros variklio armatūros sukimosi greitis; Su e yra koeficientas, priklausantis nuo mašinos konstrukcinių elementų. Šis EMF pablogina elektros variklio veikimą.

Srovė armatūroje sukuria magnetinį lauką, kuris veikia pagrindinių polių (statoriaus) magnetinį lauką, kuris vadinamas armatūros reakcija. Mašinai dirbant tuščiąja eiga magnetinį lauką sukuria tik pagrindiniai poliai. Šis laukas yra simetriškas šių polių ašims ir yra bendraašis su jais. Kai prie variklio prijungiama apkrova, dėl srovės armatūros apvijoje susidaro magnetinis laukas – armatūros laukas. Šio lauko ašis bus statmena pagrindinių polių ašiai. Kadangi armatūrai sukant, srovės pasiskirstymas armatūros laiduose išlieka nepakitęs, armatūros laukas erdvėje lieka nejudantis. Pridėjus šį lauką su pagrindinių polių lauku, gaunamas gautas laukas, kuris sukasi kampu  prieš armatūros sukimosi kryptį. Dėl to sukimo momentas mažėja, nes kai kurie laidininkai patenka į priešingo poliškumo poliaus zoną ir sukuria stabdymo momentą. Tokiu atveju šepečiai kibirkščiuoja ir komutatorius dega, atsiranda išilginis išmagnetinimo laukas.

Siekiant sumažinti armatūros reakcijos įtaką mašinos darbui, į ją įmontuojami papildomi stulpai. Tokių polių apvijos sujungiamos nuosekliai su pagrindine armatūros apvija, tačiau pasikeitus jose apvijos krypčiai atsiranda magnetinis laukas, nukreiptas prieš armatūros magnetinį lauką.

Norint pakeisti nuolatinės srovės variklio sukimosi kryptį, reikia pakeisti įtampos, tiekiamos į armatūrą arba lauko apviją, poliškumą.

Priklausomai nuo žadinimo apvijos įjungimo būdo, išskiriami nuolatinės srovės elektros varikliai su lygiagrečiu, nuosekliu ir mišriu žadinimu.

Variklių su lygiagrečiu žadinimu apvija skirta visai maitinimo tinklo įtampai ir lygiagrečiai jungiama su armatūros grandine (3 pav.).

Serijinis apvijos variklis turi lauko apviją, kuri yra nuosekliai sujungta su inkaru, todėl ši apvija skirta nešti visą armatūros srovę (4 pav.).

Varikliai su mišriu žadinimu turi dvi apvijas, viena jungiama lygiagrečiai, kita nuosekliai su armatūra (5 pav.).

Ryžiai. 3 pav. 4

Paleidžiant nuolatinės srovės elektros variklius (nepriklausomai nuo sužadinimo būdo) tiesiogiai prijungus prie maitinimo tinklo, atsiranda didelės paleidimo srovės, dėl kurių jie gali sugesti. Taip atsitinka dėl to, kad armatūros apvijoje išsiskiria didelis šilumos kiekis ir vėliau sugenda jos izoliacija. Todėl nuolatinės srovės varikliai paleidžiami naudojant specialius paleidimo įrenginius. Daugeliu atvejų šiems tikslams naudojamas paprasčiausias paleidimo įrenginys – paleidimo reostatas. Nuolatinės srovės variklio su paleidimo reostatu paleidimo procesas parodytas naudojant nuolatinės srovės variklio su lygiagrečiu sužadinimu pavyzdį.

Remiantis lygtimi, sudaryta pagal antrąjį Kirchhoffo dėsnį kairiajai elektros grandinės pusei (žr. 3 pav.), paleidimo reostatas yra visiškai ištrauktas ( R pradžia = 0), armatūros srovė

,

Kur U- elektros varikliui tiekiama įtampa; R i yra armatūros apvijos varža.

Pradiniu elektros variklio užvedimo momentu armatūros sukimosi greitis n= 0, todėl inkaro apvijoje indukuota priešpriešinė elektrovaros jėga pagal anksčiau gautą išraišką taip pat bus lygi nuliui ( E= 0).

Armatūros apvijos varža R Aš esu gana mažas kiekis. Siekiant apriboti galimą nepriimtinai didelę srovę armatūros grandinėje paleidimo metu, nuosekliai su armatūra įjungiamas paleidimo reostatas (paleidimo varža), nepriklausomai nuo variklio sužadinimo būdo. R pradžia). Šiuo atveju paleidimo armatūros srovė

.

Paleidimo reostato varža R Paleidimas skaičiuojamas veikti tik paleidimo laikui ir parenkamas taip, kad elektros variklio armatūros paleidimo srovė neviršytų leistinos vertės ( aš aš, pradžia 2 aš aš, nom). Elektros varikliui įsibėgėjant, EMF indukuoja armatūros apviją dėl jo sukimosi dažnio n padidėjimo. dideja ( E=Su e nФ). Dėl to armatūros srovė, esant kitoms sąlygoms, sumažėja. Šiuo atveju paleidimo reostato varža R pradėti Variklio armatūrai įsibėgėjant, ją reikia palaipsniui mažinti. Varikliui įsibėgėjus iki vardinio armatūros greičio, EMF padidėja tiek, kad paleidimo varža gali būti sumažinta iki nulio, be pavojaus, kad stipriai padidės armatūros srovė.

Taigi, startinis pasipriešinimas R paleisti inkaro grandinėje būtina tik paleidžiant. Normaliai veikiant elektros varikliui, jis turi būti išjungtas, pirma, nes jis skirtas trumpalaikiam veikimui paleidimo metu, antra, esant paleidimo varžai, jame atsiras šiluminės galios nuostoliai, lygūs R pradėti aš 2, žymiai sumažina elektros variklio efektyvumą.

.

Atsižvelgiant į EML išraišką ( E=Su e nФ), užrašę gautą formulę, palyginti su sukimosi greičiu, gauname elektros variklio dažnio (greičio) charakteristikų lygtį n(aš aš):

.

Iš to išplaukia, kad nesant veleno apkrovos ir armatūros srovės aš aš = 0 variklio sukimosi greitis esant tam tikrai maitinimo įtampos vertei

.

Variklio greitis n 0 yra idealus tuščiosios eigos greitis. Be elektros variklio parametrų, tai priklauso ir nuo įėjimo įtampos bei magnetinio srauto vertės. Sumažėjus magnetiniam srautui, esant kitoms sąlygoms, idealus tuščiosios eigos greitis didėja. Todėl, nutrūkus sužadinimo apvijos grandinei, kai sužadinimo srovė tampa lygi nuliui ( ašв = 0), variklio magnetinis srautas sumažinamas iki vertės, lygios liekamojo magnetinio srauto vertei F ost. Tokiu atveju variklis „pereina į greitį“, sukurdamas daug didesnį nei vardinį sukimosi greitį, o tai kelia tam tikrą pavojų tiek varikliui, tiek dirbančiam personalui.

Nuolatinės srovės elektros variklio su lygiagrečiu žadinimu dažnio (greičio) charakteristika n(aš i) esant pastoviai magnetinio srauto vertei F=konst ir nuolatinė tiekiamos įtampos vertė U = konst atrodo kaip tiesi linija (6 pav.).

Armatūros srovės išreiškimas dažninių charakteristikų lygtyse per variklio elektromagnetinį sukimo momentą M =Su m aš aš F, gauname mechaninės charakteristikos lygtį, t.y., priklausomybę n(M) adresu U = konst varikliams su lygiagrečiu sužadinimu:

.

Nepaisydami armatūros reakcijos įtakos keičiant apkrovą, galime manyti, kad variklio elektromagnetinis sukimo momentas yra proporcingas armatūros srovei. Todėl nuolatinės srovės variklių mechaninės charakteristikos turi tokią pačią formą kaip ir atitinkamos dažninės charakteristikos. Lygiagretaus žadinimo elektrinis variklis turi standžią mechaninę charakteristiką (7 pav.). Iš šios charakteristikos aišku, kad jo sukimosi dažnis šiek tiek mažėja didėjant apkrovos sukimo momentui, nes žadinimo srovė, kai lauko apvija yra prijungta lygiagrečiai, ir atitinkamai variklio magnetinis srautas išlieka praktiškai nepakitęs, o armatūros grandinės varža. yra palyginti mažas.

Lygiagrečiai sužadinto nuolatinės srovės variklio veikimo charakteristikos parodytos Fig. 8. Iš šių charakteristikų aišku, kad sukimosi greitis n lygiagretaus žadinimo elektros variklių, didėjant apkrovai, šiek tiek sumažėja. Variklio veleno naudingojo sukimo momento priklausomybė nuo galios R 2 yra beveik tiesi linija, nes šio variklio sukimo momentas yra proporcingas veleno apkrovai: M=kР 2 / n. Šios priklausomybės kreivumas paaiškinamas šiek tiek sumažėjusiu sukimosi greičiu didėjant apkrovai.

At R 2 = 0 elektros variklio suvartojama srovė lygi tuščiosios eigos srovei. Didėjant galiai, armatūros srovė didėja maždaug pagal tą pačią priklausomybę, kaip ir veleno apkrovos sukimo momentas, nes esant tokioms sąlygoms F=konst Armatūros srovė yra proporcinga apkrovos sukimo momentui. Elektros variklio efektyvumas apibrėžiamas kaip naudingosios veleno galios ir tinklo suvartojamos galios santykis:

,

Kur R 2 - naudinga veleno galia; R 1 =UI- elektros variklio suvartojama galia iš maitinimo tinklo; R taip = aš 2 i R i - elektros energijos nuostoliai armatūros grandinėje, R ev = UI in, = aš 2 colių R V - elektros energijos nuostoliai žadinimo grandinėje; R kailis - mechaniniai galios nuostoliai; R m - galios nuostoliai dėl histerezės ir sūkurinių srovių.

Esant pastoviai maitinimo įtampai ir pastoviam magnetiniam srautui, keičiant armatūros grandinės varžos vertę, galima gauti mechaninių charakteristikų šeimą, pavyzdžiui, elektros varikliui su lygiagrečiu žadinimu (9 pav.).

Nagrinėjamo valdymo metodo pranašumas yra jo santykinis paprastumas ir galimybė sklandžiai keisti sukimosi greitį plačiame diapazone (nuo nulio iki nominalaus dažnio vertės). n nom). Šio metodo trūkumai yra tai, kad papildomoje varžoje yra dideli galios nuostoliai, kurie didėja mažėjant sukimosi greičiui, taip pat būtinybė naudoti papildomą valdymo įrangą. Be to, šis metodas neleidžia reguliuoti elektros variklio sukimosi greičio nuo jo vardinės vertės.

Nuolatinės srovės elektros variklio sukimosi greičio pokytis taip pat gali būti pasiektas keičiant žadinimo magnetinio srauto vertę. Kai magnetinis srautas kinta pagal dažnio atsako lygtį nuolatinės srovės varikliams su lygiagrečiu sužadinimu esant pastoviai maitinimo įtampos vertei ir pastoviai armatūros grandinės varžos vertei, galima gauti mechaninių charakteristikų šeimą, pateiktą Fig. 10.

Šio metodo trūkumai taip pat apima santykinai mažą valdymo diapazoną dėl mechaninio stiprumo ir elektros variklio perjungimo apribojimų. Šio valdymo metodo pranašumas yra jo paprastumas. Varikliams su lygiagrečiu sužadinimu tai pasiekiama keičiant reguliavimo reostato varžą R R sužadinimo grandinėje.

Nuolatinės srovės varikliams su nuosekliu sužadinimu magnetinio srauto pokytis pasiekiamas manevruojant lauko apviją su atitinkamos vertės varža arba trumpai sujungiant tam tikrą lauko apvijos apsisukimų skaičių.

Sukimosi greičio reguliavimo būdas keičiant įtampą variklio armatūros gnybtuose tapo plačiai taikomas, ypač elektrinėse pavarose, pastatytose ant generatoriaus-variklio sistemos. Esant pastoviam magnetiniam srautui ir armatūros grandinės varžai, keičiant armatūros įtampą, galima gauti dažnių charakteristikų šeimą.

Pasikeitus įėjimo įtampai, idealus tuščiosios eigos greitis n 0 pagal anksčiau pateiktą išraišką jis kinta proporcingai įtampai. Kadangi armatūros grandinės varža nesikeičia, mechaninių charakteristikų šeimos standumas nesiskiria nuo natūralios mechaninės charakteristikos standumo U=U nom.

Nagrinėjamo valdymo būdo privalumas – platus sukimosi greičio kitimo diapazonas nedidinant galios nuostolių. Šio metodo trūkumai yra tai, kad jam reikalingas reguliuojamos maitinimo įtampos šaltinis, o tai lemia svorio, matmenų ir montavimo išlaidų padidėjimas.

Laboratoriniai darbai→ numeris 10

Nuolatinės srovės elektros variklio tyrimas (ant modelio).

Darbo tikslas: Susipažinkite su pagrindinėmis nuolatinės srovės elektros variklio dalimis naudodami šio variklio modelį.

Tai bene lengviausias darbas 8 klasės kursui. Jums tereikia prijungti variklio modelį prie srovės šaltinio, pamatyti, kaip jis veikia, ir prisiminti pagrindinių elektros variklio dalių pavadinimus (armatūra, induktorius, šepečiai, pusžiedžiai, apvija, velenas).

Mokytojo jums pasiūlytas elektros variklis gali būti panašus į pavaizduotą paveikslėlyje arba kitokios išvaizdos, nes mokykliniams elektros varikliams yra daug variantų. Tai nėra esminė svarba, nes mokytojas tikriausiai jums išsamiai papasakos ir parodys, kaip elgtis su modeliu.

Išvardinkime pagrindines priežastis, kodėl tinkamai prijungtas elektros variklis neveikia. Atvira grandinė, šepečių ir pusžiedžių kontakto trūkumas, armatūros apvijos pažeidimas. Jei pirmaisiais dviem atvejais jūs visiškai sugebate su tuo susitvarkyti, jei apvija nutrūksta, turite susisiekti su mokytoju. Prieš įjungdami variklį, turėtumėte įsitikinti, kad jo armatūra gali laisvai suktis ir niekas jai netrukdo, kitaip įjungtas elektros variklis skleis būdingą dūzgimą, bet nesisuks.

Laboratorinis darbas Nr.9

Tema. Nuolatinės srovės elektros variklio tyrimas.

Darbo tikslas: ištirti elektros variklio sandarą ir veikimo principą.

Įranga: elektros variklio modelis, srovės šaltinis, reostatas, raktas, ampermetras, jungiamieji laidai, brėžiniai, pristatymas.

UŽDUOTYS:

1 . Išstudijuokite elektros variklio sandarą ir veikimo principą naudodami pristatymą, brėžinius ir modelį.

2 . Prijunkite elektros variklį prie maitinimo šaltinio ir stebėkite jo veikimą. Jei variklis neveikia, nustatykite priežastį ir pabandykite ją išspręsti.

3 . Nurodykite du pagrindinius elektros variklio konstrukcijos elementus.

4 . Kokiu fizikiniu reiškiniu grindžiamas elektros variklio veikimas?

5 . Pakeiskite armatūros sukimosi kryptį. Užsirašykite, ką turite padaryti, kad tai pasiektumėte.

6. Surinkti elektros grandinė, nuosekliai jungiantis elektros variklį, reostatą, srovės šaltinį, ampermetrą ir jungiklį. Pakeiskite srovę ir stebėkite elektros variklio veikimą. Ar kinta armatūros sukimosi greitis? Užrašykite išvadą apie ritę veikiančios jėgos iš magnetinio lauko priklausomybę nuo srovės stiprumo ritėje.

7 . Elektros varikliai gali būti bet kokios galios, nes:

A) galite pakeisti srovės stiprumą armatūros apvijoje;

B) galite pakeisti induktoriaus magnetinį lauką.

Nurodykite teisingą atsakymą:

1) tik A yra tiesa; 2) tik B yra tiesa; 3) ir A, ir B yra teisingi; 4) ir A, ir B yra neteisingi.

8 . Išvardykite elektros variklio pranašumus prieš terminį variklį.