Nous comprenons les principes de fonctionnement des moteurs électriques: les avantages et les inconvénients des différents types. Nous comprenons dans les principes d'exploitation des moteurs électriques: les avantages et les inconvénients de différents types d'études du moteur électrique DC
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Sur les figures, déterminer la direction de la force d'Ampère, la direction du courant dans le conducteur, la direction des lignes de champ magnétique, le pôle de l'aimant. N s f \u003d 0 rappel.
Numéro de travail de laboratoire 11 L'étude du moteur électrique de DC (sur le modèle). Le but du travail est de se familiariser sur le modèle de moteur électrique DC avec son appareil et son travail. Instruments et matériaux: modèle moteur, alimentation en laboratoire, clé, câbles de connexion.
Les règles de sécurité. Il ne devrait y avoir aucun objet étranger sur la table. Attention! Électricité! L'isolement des conducteurs ne doit pas être brisé. N'allumez pas la chaîne sans la permission de l'enseignant. Ne touchez pas vos mains pour faire pivoter des parties du moteur électrique. Les cheveux longs doivent être retirés de manière à ne pas entrer dans les parties rotatives du moteur. Après avoir effectué le travail, le lieu de travail mettra en ordre, la chaîne va briser et démonter.
La procédure pour effectuer des travaux. 1. Regardez le modèle du moteur électrique. Spécifiez la figure 1 les parties principales de celui-ci. 1 2 3 4 5 Figure 1 1 - ______________________________ 2 - ______________________________ 3 - ______________________________________________________________________________________________________
2. Ouvrez le circuit électrique constitué d'une source de courant, d'un modèle de moteur électrique, de clé, de tout raccordement de manière séquentielle. Dessine un diagramme de la chaîne.
3. Donnez le moteur pour faire pivoter. Si le moteur ne fonctionne pas, trouvez les raisons et éliminez-les. 4. Modifiez la direction actuelle dans la chaîne. Regardez la rotation de la partie mobile du moteur électrique. 5. Sortie des entreprises.
Littérature: 1. La physique. 8 cl.: Études. Pour l'éducation générale. Institutions / a.v.pernyshkin.-4th Ed., Drabot.-M.: Drop, 2008. 2. La physique. 8 cl.: Études. Pour l'éducation générale. Institutions / N.S. Puryshev, N.E.VAZHEVSKAYA. - 2ND ED., Stéréotype - M.: DROP, 2008. 3. Tâches de travail et de contrôle de laboratoire en physique: cahier pour les étudiants de la 8e année.-Saratov: Lyceum, 2009. 4. Tétraffique pour le travail de laboratoire. Sarakhman I.d. MOU SSH N ° 8 de Mozdok Rso-Alania. 5. TRAVAILLAGORATOIRE À L'ÉCOLE ET LES MAISONS: Mécanique / V.F. Shelov.-m.: Lumière, 2007. 6. Le collecteur de tâches en physique. 7-9 classes: élèves pour les étudiants. Institutions / V.I. Lukashik, E.V. Ivanova. - 24th Ed.-M.: Enlightenment, 2010.
Aperçu:
Travail de laboratoire numéro 11
(sur le modèle)
but du travail
Instruments et matériaux
Le progrès.
Travail de laboratoire numéro 11
Etude du moteur électrique CC
(sur le modèle)
but du travail : Faites-vous connaître le modèle de moteur CC avec son appareil et son travail.
Instruments et matériaux: Modèle de moteur, alimentation en laboratoire, clé, câbles de connexion.
Les règles de sécurité.
Il ne devrait y avoir aucun objet étranger sur la table. Attention! Électricité! L'isolement des conducteurs ne doit pas être brisé. N'allumez pas la chaîne sans la permission de l'enseignant. Ne touchez pas vos mains pour faire pivoter des parties du moteur électrique.
Tâches de formation et questions
1. Quel phénomène physique est l'action d'un moteur électrique?
2. Quels sont les avantages des moteurs électriques par rapport aux thermiques?
3. Où sont les moteurs électriques DC?
Le progrès.
1. Regardez le modèle du moteur électrique. Spécifiez la figure 1 les parties principales de celui-ci.
2. Ouvrez le circuit électrique constitué d'une source de courant, d'un modèle de moteur électrique, de clé, de tout raccordement de manière séquentielle. Dessine un diagramme de la chaîne.
Fig. 1
Prendre la sortie.
3. Donnez le moteur pour faire pivoter. Si le moteur ne fonctionne pas, trouvez les raisons et éliminez-les.
4. Modifiez la direction actuelle dans la chaîne. Regardez la rotation de la partie mobile du moteur électrique.
Fig. 1
actuel "Lieu de leçon dans le programme de travail: 55 leçon, une des leçons du sujet "phénomènes électromagnétiques".
Le but de la leçon: Expliquez l'appareil et le principe de fonctionnement du moteur électrique.
Tâches:
examinez le moteur électrique à l'aide de la méthode pratique - l'exécution des travaux de laboratoire.
apprendre à appliquer les connaissances acquises dans des situations non standard pour résoudre des problèmes;
pour le développement de la pensée des étudiants de poursuivre le développement d'analyses mentaux, des comparaisons et des opérations de synthèse.
continuez la formation de l'intérêt cognitif des étudiants.
Objectif méthodique:l'utilisation de technologies de sauvegarde sur la santé dans les cours de physique.
Formulaires de travail et activités dans la leçon: Vérifiez les connaissances prenant en compte les caractéristiques individuelles des étudiants; Les travaux de laboratoire sont effectués dans des microgrammes (paires), la réalisation de la connaissance des étudiants dans une forme de jeu; Explication du nouveau matériau sous la forme d'une conversation avec des expériences de démonstration, du but de but et de la réflexion.
Pendant les classes
1) Vérification des devoirs.
Le travail indépendant (multi-niveaux) est effectué pendant les 7 premières minutes de la leçon.
Niveau 1.
2 niveau.
3 niveau.
2). Étudier un nouveau matériau. (15 minutes).
L'enseignant indique le sujet de la leçon, les étudiants forment un objectif.
Actualisation des connaissances. Jeu "oui" et "non"
L'enseignant lit la phrase si les disciples sont d'accord avec la déclaration qu'ils se lèvent sinon.
Le champ magnétique est formé par des aimants permanents ou des chocs électriques.
Il n'y a pas de charges magnétiques de nature.
Le pôle Sud de la flèche magnétique indique le pôle géographique sud de la terre.
L'électroaimant est appelé une bobine avec un noyau de fer à l'intérieur.
Les lignes électriques du champ magnétique sont dirigées de gauche à droite.
Les lignes le long de quelles flèches magnétiques sont installées dans le champ magnétique sont appelées lignes magnétiques.
Grandes lignes.
L'action de champ magnétique sur le conducteur avec un courant.
La dépendance de la direction du mouvement du conducteur de la direction du courant et de l'emplacement des pôles de l'aimant.
Dispositif et action du moteur électrique le plus simple du collecteur.
Mouvement du conducteur et du cadre avec un courant dans un champ magnétique.
Dispositif et principe de fonctionnement du moteur CC.
Consignes de sécurité.
Le travail est effectué conformément à la description du manuel Page 176.
4Étape de conclusion de la leçon.
Une tâche. Deux faisceaux d'électrons sont repoussés et deux fils parallèles pour lesquels le débit de courant dans une direction est attiré. Pourquoi? Est-il possible de créer des conditions dans lesquelles ces conducteurs seront également repoussés?
Réflexion.
Quoi de nouveau appris? Avez-vous besoin de ces connaissances dans la vie quotidienne?
Des questions:
Que dépend de la vitesse de rotation du rotor dans le moteur électrique?
Qu'est-ce qu'on appelle un moteur électrique?
P . 61, faites un puzzle de mots croisés sur le sujet "phénomènes électromagnétiques.
Application.
Niveau 1.
1. Comment interagit les poteaux variés et éponymes d'aimants?
2. Est-il possible de couper un aimant de sorte que l'un des aimants obtenus n'avait que le pôle Nord, et l'autre est seulement au sud?
2 niveau.
Pourquoi la boussole est-elle fabriquée à partir de cuivre, d'aluminium, de plastiques et d'autres matériaux, mais pas de fer?
Pourquoi les rails en acier et les rayures se trouvent-ils en stock, après un certain temps, se révèlent être magnétisés?
3 niveau.
1. Dessinez le champ magnétique de l'aimant de fer à cheval et indiquez la direction des lignes électriques.
2. Deux épingles ont attiré le pôle sud de l'aimant. Pourquoi leurs extrémités libres repoussent-elles?
Niveau 1.
1. Comment interagit les poteaux variés et éponymes d'aimants?
2. Est-il possible de couper un aimant de sorte que l'un des aimants obtenus n'avait que le pôle Nord, et l'autre est seulement au sud?
2 niveau.
Pourquoi la boussole est-elle fabriquée à partir de cuivre, d'aluminium, de plastiques et d'autres matériaux, mais pas de fer?
Pourquoi les rails en acier et les rayures se trouvent-ils en stock, après un certain temps, se révèlent être magnétisés?
3 niveau.
1. Dessinez le champ magnétique de l'aimant de fer à cheval et indiquez la direction des lignes électriques.
2. Deux épingles ont attiré le pôle sud de l'aimant. Pourquoi leurs extrémités libres repoussent-elles?
Mkou "Allak School"
Leçon de physique ouverte en 8e année sur le sujet " L'action de champ magnétique sur le conducteur avec un courant. Moteur électrique. Numéro de travail de laboratoire 9 "Étude du moteur électrique de permanente actuel.
Préparé et détenu: enseignant de la première catégorie Taranushenko Elizabeth Aleksandrovna.
Étudiez l'appareil, le principe de fonctionnement, les caractéristiques du moteur CC;
achat de démarrage pratique, de fonctionnement, de fonctionnement et d'arrêt du moteur électrique DC;
explorez expérimentalement des informations théoriques sur les caractéristiques du moteur électrique CC.
Les principales dispositions théoriques
DC Motor est une machine électrique destinée à transformer l'énergie électrique en mécanique.
Le périphérique de moteur CC n'a pas de différence à partir du générateur CC. Cette circonstance fabrique des machines de courant continu électriques réversibles, c'est-à-dire qu'elle leur permet d'être utilisées à la fois dans le générateur et dans les modes de moteur. Structurellement, le moteur CC a des éléments fixes et mobiles présentés à la Fig. une.
La partie fixe est le stator 1 (lit) en moulage en acier, se compose des 2 et de 3 pôles supplémentaires avec des enroulements d'excitation 4 et 5 et brosse traverser avec des brosses. Le stator exécute la fonction du pipeline magnétique. Avec l'aide des pôles principaux, la constante dans le temps et le champ magnétique est fixe dans l'espace. Des pôles supplémentaires sont placés entre les pôles principaux et améliorer les conditions de commutation.
La partie mobile du moteur électrique CC est le rotor 6 (ancre), qui est placé sur l'arbre rotatif. L'ancre joue également le rôle d'un pipeline magnétique. Il est diagnostiqué de mince, isolé électriquement de l'autre, des feuilles minces d'acier électrique avec une teneur en silicium accrue, ce qui réduit la perte de puissance. Dans les rainures, les ancrages ont appuyé sur les enroulements 7, dont les conclusions sont reliées aux plaques de collecteur 8, placées sur le même moteur (voir Fig. 1).
Considérez le principe de fonctionnement du moteur électrique DC. Connexion d'une tension constante aux pinces de la machine électrique provoque l'apparence simultanée dans les enroulements d'excitation (stator) et dans les enroulements de l'ancrage actuels (Fig. 2). À la suite de l'interaction de l'ancre actuelle avec un courant magnétique, l'excitation créée enroulant dans le stator provient f.déterminé par la loi d'Amper . La direction de cette force est déterminée par la règle de la main gauche (Fig. 2), selon laquelle elle est orientée perpendiculaire à la fois au courant jE.(dans l'enroulement d'ancrage) et le vecteur d'induction magnétique DANS(Création d'excitation d'excitation). En conséquence, une paire de forces agit sur le rotor (Fig. 2). Sur la partie supérieure du rotor, la force agit à droite, en bas - à gauche. Cette paire de force crée un couple sous l'action dont l'ancre est entraînée en rotation. La magnitude du moment électromagnétique émergent s'avère être égale
M. = c. M. JE. je F.,
où de M - coefficient en fonction de la conception de l'enroulement d'ancrage et du nombre de pôles de moteur électriques; F.- le flux magnétique d'une paire de pôles principaux du moteur électrique; JE. JE - moteur d'ancrage actuel. Comme suit de la Fig. 2, le virage des enroulements de l'ancre est accompagné d'un changement simultané de polarité sur des plaques collectives. La direction actuelle dans les virages de l'enroulement de l'ancrage varie à l'opposé, mais le flux magnétique des enroulements d'excitation conserve la direction antérieure, ce qui provoque l'invariance de la direction des forces f.et donc le moment de rotation.
La rotation de l'ancrage dans le champ magnétique conduit à l'apparition de l'EMF dans son enroulement, dont la direction est déterminée par la règle de la main droite. En conséquence, pour présenté à la Fig. 2 Les configurations des champs et des forces dans l'enroulement d'ancrage se produiront d'un courant d'induction dirigé vers l'opposé au courant principal. Par conséquent, l'EMF émergent s'appelle anti-EDS. La magnitude de celle-ci est égale
E. = de E. nf,
où n.- fréquence de rotation de l'ancre du moteur électrique; de E est un coefficient en fonction des éléments structurels de la machine. Cet EMF aggrave les caractéristiques de fonctionnement du moteur électrique.
L'ancre actuelle crée un champ magnétique qui affecte le champ magnétique des pôles principaux (stator), appelé réaction d'ancrage. En mode ralenti, le champ magnétique n'est créé que par les pôles principaux. Ce champ est symétriquement par rapport aux axes de ces pôles et avec eux coaxialement. Lorsqu'il est connecté au moteur de charge à la charge du courant dans l'enroulement d'ancrage, un champ magnétique est créé - le champ d'ancrage. L'axe de ce champ sera perpendiculaire à l'axe des pôles principaux. Depuis lors de la rotation d'ancrage, la répartition actuelle dans les conducteurs de l'ancrage reste inchangée, le champ de l'ancre reste fixé dans l'espace. L'ajout de ce champ avec un champ de poteaux principaux donne un champ résultant qui se déroule sous un angle contre la direction de la rotation de l'ancre. En conséquence, le couple diminue, car une partie des conducteurs tombe dans la zone du pôle de la polarité opposée et crée un point de freinage. Dans ce cas, les brosses et la dépassement du collecteur se produisent, le champ de démagnétisation longitudinal se produit.
Afin de réduire l'effet de la réponse d'ancrage, des pôles supplémentaires sont incorporés. Les enroulements de tels pôles sont inclus de manière séquentielle avec l'enroulement principal de l'ancre, mais le changement de direction d'enroulement en eux provoque l'apparence d'un champ magnétique dirigé contre le champ magnétique de l'ancre.
Pour modifier la direction de la rotation du moteur CC, il est nécessaire de modifier la polarité de la tension, en résumé jusqu'à l'ancre ou à l'excitation.
Selon le procédé d'intégration de l'enroulement d'excitation, les moteurs électriques DC avec une excitation parallèle, séquentielle et mixte sont distingués.
En moteurs avec excitation parallèle, l'enroulement est conçu pour la totalité de la tension du réseau d'alimentation et s'allume parallèlement à la chaîne de l'ancre (Fig. 3).
Un moteur d'excitation séquentielle a une enroulement d'excitation qui est allumée de manière cohérente avec une ancre, de sorte que cet enroulement est calculé pour un courant d'ancrage complet (Fig. 4).
Les moteurs d'excitation mixtes ont deux enroulements, on s'allume en parallèle, l'autre est séquentiellement avec une ancre (Fig. 5).
Figure. 3 Fig. quatre
Lorsque les moteurs électriques DC commencent (quelle que soit la méthode d'excitation), des lanceurs significatifs peuvent conduire à leur échec surviennent. Cela se produit à la suite de la répartition d'une quantité importante de chaleur dans l'enroulement de l'ancrage et de la perturbation ultérieure de son isolement. Par conséquent, le début des moteurs DC est effectué par des dispositifs de départ spéciaux. Dans la plupart des cas, le dispositif de démarrage le plus simple est utilisé à ces fins - lanceur. Le processus de démarrage du moteur CC avec un lanceur est indiqué sur l'exemple d'un moteur à courant continu avec une excitation parallèle.
Sur la base de l'équation composée conformément à la deuxième loi de Kirchoff pour le côté gauche du circuit électrique (voir figure 3), le lanceur est complètement supprimé ( Rdémarrer \u003d 0), ancre actuelle
,
où U.- tension fournie au moteur électrique; R Je suis une résistance à l'ancrage.
Au début du démarrage du moteur électrique, la vitesse de rotation de l'ancre n.\u003d 0, par conséquent, la force anti-optimale, insérée dans l'enroulement d'ancrage, conformément à l'expression obtenue précédemment sera également zéro ( E.= 0).
Résistance à l'ancre enroulement R Je suis une valeur assez petite. Afin de la limiter au même moment, il est inacceptablement le courant élevé de la chaîne d'ancrage lorsqu'il a été démarré, de manière cohérente avec une ancre, quelle que soit la méthode d'excitation du moteur tourne sur le lanceur (résistance de démarrage R démarrer). Dans ce cas, le lanceur de l'ancre
.
Résistance au démarrage R Commencez à compter pour travailler uniquement pour le temps de départ et choisi de manière à ce que le courant de départ de l'ancre du moteur électrique ne dépassait pas la valeur admissible ( JE. J'ai commencé 2 JE. I, numéro). Comme le moteur électrique EDC est accéléré, dans l'enroulement d'ancrage, en raison de la fréquence croissante de sa rotation n augmente ( E.=de E. nf). En conséquence, le courant d'ancrage diminuera dans d'autres endroits. Dans ce cas, la résistance du lanceur R démarrer Lorsque l'ancrage de moteur électrique est overclocké, il est nécessaire de réduire progressivement. Après la fin du moteur Overclocking sur la valeur nominale de la vitesse de rotation, l'ancre EDC augmente tellement que la résistance de départ peut être réduite à zéro, sans risque d'augmentation significative du courant d'ancrage.
Ainsi, la résistance de départ R Démarrer dans l'ancrage de la chaîne n'est nécessaire que lorsque vous démarrez. Dans le processus de fonctionnement normal du moteur électrique, il doit être déconnecté, premièrement, car il est conçu pour un fonctionnement à court terme pendant le démarrage, deuxièmement, en présence de résistance au démarrage, la perte thermique de puissance se produira, égal R démarrer JE. 2 I, réduisez considérablement l'efficacité du moteur électrique.
.
Compte tenu de l'expression de l'EMF ( E.=de E. nf), écriture de la formule résultante par rapport à la fréquence de rotation, nous obtenons les caractéristiques d'équation de fréquence (haute vitesse) du moteur électrique n.(JE. JE):
.
Il en découle qu'en l'absence d'une charge sur l'arbre et l'ancre actuelle JE. je = 0 fréquence de rotation du moteur électrique avec cette valeur de la tension d'alimentation
.
Fréquence de rotation du moteur électrique n. 0 c'est la fréquence de rotation du ralenti parfait. Outre les paramètres du moteur électrique, cela dépend également de la valeur de la tension d'alimentation et du flux magnétique. Avec une diminution du flux magnétique, avec d'autres choses étant égales, la vitesse de rotation de la course de ralenti parfaite augmente. Par conséquent, dans le cas d'une falaise de la chaîne d'éolienne d'excitation, lorsque le courant d'excitation devient zéro ( JE. B \u003d 0), le flux magnétique du moteur est réduit à la valeur égale à la valeur du flux magnétique résiduel F. Ost. Dans le même temps, le moteur "va à la propagation", développe la vitesse de rotation, est beaucoup plus nominale, ce qui représente un certain danger pour le moteur et le personnel de service.
Caractéristiques de fréquence (haute vitesse) du moteur CC avec une excitation parallèle n.(JE. I) avec la valeur constante du flux magnétique F.=const.et valeur constante de la tension d'alimentation U \u003d const.il a la forme de direct (Fig. 6).
Exprimant des équations de caractéristiques de fréquence d'un courant d'ancrage à travers le moment électromagnétique du moteur M \u003d.de M. JE. je F., nous obtenons l'équation des caractéristiques mécaniques, c'est-à-dire une dépendance n.(M.) Comme U \u003d const.pour les moteurs avec excitation parallèle:
.
Négliger l'effet d'une réaction d'ancrage dans le processus de modification de la charge, vous pouvez prendre le moment électromagnétique du moteur dans un courant d'ancrage proportionnel. Par conséquent, les caractéristiques mécaniques des moteurs CC ont la même forme que les caractéristiques de fréquence correspondantes. Le moteur électrique avec une excitation parallèle a une caractéristique mécanique rigide (Fig. 7). À partir de cette caractéristique, on peut voir que sa vitesse de rotation avec une augmentation du moment de charge est légèrement réduite, car le courant d'excitation avec une mise en balance parallèle sur l'excitation enroulement et, en conséquence, le flux magnétique du moteur reste presque inchangé et le La résistance de la chaîne de l'ancre est relativement petite.
Les caractéristiques de fonctionnement du moteur électrique CC avec une excitation parallèle sont illustrées à la Fig. 8. À partir de ces caractéristiques, on peut voir que la fréquence de rotation n.les moteurs électriques avec une excitation parallèle avec une augmentation de la charge diminue quelque peu. La dépendance du couple utile sur l'arbre du moteur de la puissance R 2 c'est une ligne presque droite, car le moment de ce moteur est proportionnel à la charge sur la tige: M.=kr 2 / n.. La courbure de cette dépendance est expliquée par une certaine réduction de la fréquence de rotation avec une augmentation de la charge.
Pour R 2 \u003d 0 courant consommé par le moteur électrique est égal à un courant inactif. Avec une puissance croissante, le courant d'ancrage augmente d'approximativement la même dépendance que le moment de charge sur l'arbre, depuis fourni F.=const.l'ancre actuelle est proportionnelle au moment de la charge. L'efficacité du moteur électrique est déterminée comme le rapport de puissance utile sur l'arbre à la puissance consommée à partir du réseau:
,
où R 2 - puissance utile sur la tige; R 1 =Ui- pouvoir consommé par le moteur électrique de l'alimentation électrique; R Ey \u003d. JE. 2 I. R Je suis une perte d'énergie électrique dans une chaîne d'ancrage, R Ev \u003d. Ui dans, \u003d. JE. 2 B. R dans - perte de puissance électrique dans le circuit d'excitation; R la fourrure - perte de puissance mécanique; R M - Perte de puissance sur l'hystérésis et les courants de vortex.
Avec une tension constante du réseau d'alimentation et un flux magnétique constant dans le processus de modification de la valeur de résistance d'une chaîne d'ancrage, une famille de caractéristiques mécaniques peut être obtenue, par exemple pour un moteur électrique avec une excitation parallèle (Fig. 9 ).
L'avantage de la méthode de régulation considérée réside dans sa simplicité relative et la possibilité d'obtenir un changement en douceur de la vitesse de rotation largement (de zéro à la valeur nominale de la fréquence n. numéro). Les inconvénients de cette méthode comprennent le fait qu'il existe des pertes de puissance importantes dans la résistance d'addition augmentant avec une diminution de la vitesse de rotation, ainsi que la nécessité d'utiliser des équipements de régulation supplémentaires. De plus, cette méthode ne vous permet pas de régler la fréquence de rotation du moteur électrique de sa valeur nominale.
Les modifications apportées à la fréquence de rotation du moteur CC peuvent être obtenues et à la suite de la modification de la valeur du flux magnétique d'excitation. Avec une modification du flux magnétique conformément à l'équation de réponse en fréquence pour les moteurs à courant continu avec une excitation parallèle, avec une valeur constante de la tension du réseau d'alimentation et de la résistance de la chaîne d'ancrage, les caractéristiques mécaniques présentées sur la figure peuvent être obtenues. dix.
Les inconvénients de cette méthode comprennent une gamme relativement faible de régulation due à la présence de restrictions sur la résistance mécanique et la commutation du moteur électrique. L'avantage de cette méthode de régulation est sa simplicité. Pour les moteurs avec une excitation parallèle, cela est réalisé en modifiant la résistance du réglage. R r dans le circuit d'excitation.
Dans des moteurs actuels directs avec une excitation séquentielle, la variation du flux magnétique est obtenue en expliquant l'enroulement de l'excitation avec la résistance ayant une valeur correspondante, ou en fermant l'épice d'un certain nombre de virages de l'enroulement d'excitation.
Utilisation généralisée, en particulier dans les entraînements électriques construits par le générateur - moteur, a reçu un procédé de régulation de la vitesse de rotation en modifiant la tension sur les clips d'ancrage du moteur. Avec un flux magnétique constant et une résistance d'une chaîne d'ancrage à la suite d'un changement de tension, une famille de caractéristiques de fréquence peut être obtenue.
Avec le changement de tension d'alimentation, la vitesse de rotation de l'inactivité parfaite n 0 Conformément à l'expression précédemment réduite varie proportionnelle à la tension. Étant donné que la résistance de la chaîne de l'ancrage reste inchangée, la rigidité de la famille des caractéristiques mécaniques ne diffère pas de la rigidité de la caractéristique mécanique naturelle lorsque U.=U. nom.
L'avantage de la méthode de régulation considérée est un large éventail de changements de vitesse de rotation sans perte de puissance croissante. Les inconvénients de cette méthode incluent le fait que la source d'une tension d'alimentation réglable est nécessaire, ce qui conduit à augmenter la masse, les dimensions et les coûts d'installation.
Les moteurs électriques sont des appareils dans lesquels l'énergie électrique se transforme en mécanique. Le principe de leur action est le phénomène de l'induction électromagnétique.
Toutefois, les méthodes d'interaction des champs magnétiques forçant le rotor de moteur rotation varient considérablement en fonction du type de tension d'alimentation - alternant ou permanent.
Le principe de fonctionnement du moteur électrique DC est l'effet de la répulsion des mêmes poteaux de noms d'aimants permanents et d'attirer de manière multidimensionnelle. La priorité de son invention appartient à l'ingénieur russe B. S. Yakobi. Le premier modèle industriel du moteur CC a été créé en 1838. Depuis lors, sa conception n'a pas subi de changements fondamentaux.
Dans les moteurs CC de faible puissance, l'un des aimants est physiquement existant. Il est fixé directement sur le boîtier de la machine. La seconde est créée dans l'enroulement d'ancrage après la connexion de la source CC. Pour ce faire, utilisez un périphérique spécial - un nœud de collecteur-brosse. Le collecteur lui-même est une bague conductrice fixée sur l'arbre du moteur. Les extrémités de l'enroulement d'ancrage sont connectées à elle.
Au couple, il est nécessaire de changer continuellement le pôle de l'ancre d'aimant permanent. Cela devrait se produire au moment de l'intersection du soi-disant neutre magnétique. De manière constructive, une telle tâche est résolue par la division de la bague de collecteur aux secteurs séparés par des plaques diélectriques. Les extrémités des enroulements des ancrages les rejoignent alternativement.
Pour connecter un collecteur avec un réseau d'alimentation, les brosses soi-disant brosses sont utilisées - des tiges de graphite ayant une conductivité électrique élevée et un petit coefficient de frottement coulissant.Les enroulements d'ancrage ne sont pas connectés au réseau d'alimentation et au moyen d'un nœud collecteur-brosse sont connectés à une rangée de départ. Le processus d'incorporation d'un tel moteur est constitué d'un composé avec un réseau d'alimentation et une diminution progressive de zéro de résistance active dans une chaîne d'ancrage. Le moteur électrique est activé en douceur et sans surcharge.
Caractéristiques d'utilisation de moteurs asynchrones dans une chaîne monophasée
Malgré le fait que le champ magnétique rotatif du stator est le moyen le plus simple d'obtenir à partir de la tension triphasée, le principe de l'action d'un moteur électrique asynchrone lui permet de travailler sur un réseau domestique monophasé et domestique si certains changements seront fait à leur conception.
Pour ce faire, il doit y avoir deux enroulements sur le stator, dont l'un est "à partir". Le courant en elle est décalé en phase de 90 ° en raison de l'inclusion dans la chaîne de la charge réactive. Le plus souvent pour cela
La synchronicité pratiquement complète des champs magnétiques permet au moteur de gagner de l'élan même avec des charges importantes sur l'arbre, qui est nécessaire pour le fonctionnement des perceuses, des perforateurs, des aspirateurs, des "bulgares" ou des machines à bois.
Si le circuit contrôlé d'un tel moteur est activé, la fréquence de sa rotation peut être modifiée en douceur. Mais la direction, lorsque la nutrition du circuit AC ne sera jamais capable de changer.
De tels moteurs électriques sont capables de développer des tours très élevés, compacts et avoir un couple plus grand. Cependant, la présence d'un nœud de collection-brosse réduit ses brosses à l'expansion du moteur - les brosses graphite sont rapidement abrégnées à des tours élevées, en particulier si le collecteur a des dommages mécaniques.Les moteurs électriques ont la plus grande efficacité (plus de 80%) de tous les appareils créés par l'homme. Leur invention à la fin du XIXe siècle peut être considérée comme un saut de civilisation de haute qualité, car sans eux, il est impossible de présenter la vie de la société moderne basée sur des technologies élevées, et quelque chose de plus efficace n'est pas encore inventé.
Principe synchrone de fonctionnement du moteur électrique
1. Objectif: Examinez les fonctions de lancement, les caractéristiques mécaniques et les procédés de régulation de la fréquence de rotation du moteur CC avec une excitation mixte.
Adoption.
2.1. Au travail indépendant:
Explorez les fonctions de conception, le circuit moteur DC sur;
Étudiez la méthodologie d'obtention des caractéristiques mécaniques du moteur CC;
Familiarisez-vous avec les caractéristiques du démarrage et de la régulation de la fréquence de rotation du moteur CC;
Dessinez les concepts pour mesurer les résistances de la chaîne d'ancrage et des enroulements d'excitation (fig.6.4) et des tests de moteur (Fig. 6.2);
En utilisant la Fig. 6.2 et 6.3 faire un schéma de montage;
Dessinez les formes de tables 6.1 ... 6.4;
Préparez des réponses orales pour vérifier les questions.
2.2. Travailler en laboratoire:
Familiarisez-vous avec l'installation de laboratoire;
Enregistrement dans le tableau 6.1. Données de passeport moteur;
Mesurez la résistance de la chaîne de l'ancre et des enroulements de l'excitation. Les données sont enregistrées dans le tableau 6.1;
Recueillir le schéma et effectuer des recherches sur le moteur, écrire des données aux tableaux 6.2, 6.3, 6.4;
Construire une caractéristique mécanique naturelle N \u003d F (m) et caractéristiques à grande vitesse N \u003d F (I b) et N \u003d F (U);
Faire des conclusions sur la base des résultats de l'étude.
Général.
Les moteurs CC contrairement aux moteurs AC (principalement asynchrones) ont une plus grande multiplicité du couple de départ et de la capacité de surcharge, permettant un contrôle en douceur de la vitesse de rotation de la machine de travail. Par conséquent, ils sont utilisés pour conduire des machines et des mécanismes avec des conditions de lancement sévères (par exemple, comme des démarreurs dans des moteurs à combustion interne), ainsi que si nécessaire, la régulation de la vitesse de rotation dans des limites élevées (mécanismes d'outils de machines-outils, supports de frein garni, véhicules électrifiés).
Structurellement, le moteur est constitué d'un ensemble fixe (inducteur) et d'un nœud rotatif (ancre). À l'inductance Elevage de circuit magnétique, les enroulements d'excitation sont situés. Dans le moteur d'excitation mixte, il y en a deux: parallèlement aux conclusions W 1 et C2 et séquentielles avec les conclusions C1 et C2 (Fig. 6.2). La résistance de l'enroulement parallèle R OVS dépend de la puissance du moteur de plusieurs dizaines à des centaines. Il est fait d'une petite section transversale avec un grand nombre de tours. L'enroulement séquentiel a une petite résistance R Obc (généralement de plusieurs ohm à la part de Ohm), car Consiste en un petit nombre de virages d'une grande section transversale. L'inducteur sert à créer un flux magnétique d'excitation lorsque les enroulements du quai sont alimentés.
L'enroulement d'ancrage est placé dans les rainures de la pipeline magnétique et est retirée sur le collecteur. Avec l'aide de brosses, ses conclusions I I et I 2 sont connectées à une source CC. Résistance à l'enroulement de l'ancrage R Je suis petit (OMMS ou la part de Ohm).
Le moment tournant M du moteur CC est créé lorsque l'interaction de l'ancrage d'ancrage I avec le flux magnétique du F:
M \u003d k × iia × f, (6.1)
lorsque K est un coefficient permanent en fonction de la conception du moteur.
Lors de la rotation d'une ancrage, l'enroulement traverse le flux magnétique de l'excitation et l'EDC E est induit, proportionnelle à la fréquence de rotation N:
E \u003d c × n × f, (6.2)
lorsque C est un coefficient permanent en fonction de la conception du moteur.
Courant dans la chaîne de l'ancre:
I \u003d (U-E) / (R + R OATS) \u003d (U-S × N × F) / (R i + R OATS), (6.3)
Résolution des expressions 6.1 et 6.3 par rapport à P, trouvez une expression analytique des caractéristiques mécaniques du moteur N \u003d F (M). Son image graphique est illustrée à la figure 6.1.
Figure. 6.1. Caractéristiques mécaniques d'un moteur CC d'excitation mixte
Le point A correspond au fonctionnement du moteur dans une fréquence de rotation n environ. Avec une augmentation de la charge mécanique, la vitesse de rotation est réduite et le couple augmente, atteignant le point de la valeur nominale M H. Dans l'intrigue de l'aéronef, le moteur fonctionne avec une surcharge. Le courant I est supérieur à la valeur nominale, qui conduit à un chauffage rapide des enroulements de l'ancrage et de l'ABS, augmente l'étincelle sur le collecteur. Le moment maximum M m m m (point c) est limité par les conditions du collecteur et de la résistance mécanique du moteur.
Continuer la caractéristique mécanique avant l'intersection au point D "avec l'axe du couple, nous obtiendrions la valeur du point de départ avec le virage direct sur le moteur dans le réseau. EMF E est zéro et actuel dans la chaîne d'ancrage Conformément à la formule 6.3 augmente fortement.
Pour réduire le courant de départ, en série, le circuit d'induit comprend le lanceur RX (Fig. 6.2) avec résistance:
Rx \u003d u h / (1.3 ... 2.5) × i n. - (R I - R OBC), (6.4)
où vous êtes la tension nominale du réseau;
Je suis ya.n. - Courant d'ancrage nominal.
Courant d'ancrage réduit à (1.3 ... 2.5) × i n. Fournit un point de départ initial suffisant (point d). Au fur et à mesure que le moteur est accéléré, la résistance RX est réduite à zéro, en maintenant une mP approximativement constante (section SD).
Reostat R B dans le circuit de l'enroulement d'excitation parallèle (Fig. 6.2) vous permet de régler la valeur de flux magnétique F (formule 6.1). Avant de démarrer le moteur, il est complètement affiché pour obtenir le couple de départ nécessaire avec un courant d'ancrage minimal.
En utilisant la formule 6.3, nous définissons la fréquence de rotation du moteur
n \u003d (U - I (R I + R OBC + RX) / (avec F), (6.5)
dans lesquels R i, R OBC et C sont des valeurs constantes et U, I I et F peuvent être changées. Il suit trois manières possibles de réglementer la vitesse du moteur:
Une modification de la valeur de la tension d'alimentation;
Une modification des valeurs du courant d'ancrage à l'aide du réglage RX RX, qui, contrairement au lanceur, est calculé en mode de fonctionnement continu;
En modifiant le flux magnétique de l'excitation f, qui est proportionnelle au courant dans les enroulements d'ORS et de ABS. Dans l'enroulement parallèle, il peut être ajusté par le R B sur le R B. La résistance R B est prise en fonction des limites requises de la régulation de la vitesse de rotation R B \u003d (2 ... 5) R Obsh.
La plaque de passeport du moteur indique la fréquence de rotation nominale, ce qui correspond à la puissance nominale de l'arbre du moteur à la tension nominale du réseau et des résistances révélées de R X et R B.
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