Teória motorov DC

Princípio de funcionamento de Motores CC (Apríl 2019).

Anonim

Teória motorov DC

DC elektrické obvody


Otázka 1

Ak sú konce drôtovej slučky pripevnené k dvom polkruhovým kovovým pásom usporiadané tak, že oba pásy tvoria takmer úplný kruh a tieto pásy sú v kontakte s dvoma "kefami", ktoré sa pripájajú k opačným pólom akumulátora, sa otočí drôtová slučka "/ / www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00384x01.png">

Odkryť odpoveď Skryť odpoveď

V smere hodinových ručičiek nepretržite.

Poznámky:

Vyzvite svojich študentov s touto otázkou: existuje nejaký spôsob, ako môžeme získať drôtovú slučku nepretržite otáčať bez použitia týchto polkruhových kovových prúžkov, aby sa dotýkali batérie? Opýtajte sa svojich študentov, čo sa volá z dvoch polkruhových kovových pásikov v terminológii elektromotora / generátora.

Otázka 2

Keď sa spínač uzatvorí, ammeter spočiatku zaregistruje veľké množstvo prúdu, potom sa prúd rozpadne na oveľa menšiu hodnotu v čase, keď motor zrýchľuje:

Vzhľadom na Ohmov zákon, v ktorom sa má prúd považovať za priamu funkciu napätia a odporu (I = E / R ), vysvetlite, prečo sa to stane. Napätie motora sa vôbec nezmení, pretože sa točí a napätie batérie je pomerne konštantné. Prečo sa prúd tak výrazne líši medzi počiatočným uvedením do prevádzky a plnou prevádzkovou rýchlosťou "# 2"> Odkryť odpoveď Skryť odpoveď

Motorový prúd je nepriamo úmerný rýchlosti v dôsledku protiprúdového EMF, ktorý sa vyrába kotvou pri jej otáčaní.

Nasledujúca otázka: nakreslite schematický diagram znázorňujúci ekvivalentný obvod batérie, spínača, ampérmetra a motora, pričom počítadlo EMF motora je reprezentované ako ďalší symbol batérie. Ktorý spôsob musí čeliť napätiu proti EMF oproti napätiu batérie alebo pomôcť napájaniu batérie?

Poznámky:

Takzvaný "nárazový" prúd elektrického motora počas uvedenia do prevádzky môže byť dosť podstatný, až desaťnásobok bežného plného zaťaženia!

Otázka 3

Elektrický motor s jednosmerným prúdom, ktorý sa otáča pri 4500 otáčkach, čerpá 3 ampéry prúdu so 110 voltami nameranými na jeho svorkách. Odpor vinutia kotvy, meraný s ohmmetrom, keď je motor v pokojnom stave, je nevypnutý, je 2, 45 ohmov. Koľko proti-EMF generuje motor pri otáčkach 4500 ot / min?

Koľko prúdového napätia bude mať prúd pri zapnutí motora (rýchlosť armatúry = 0 otáčok za minútu) a znova by na termináloch zaujala 110 voltov?

Odkryť odpoveď Skryť odpoveď

E počítadlo = 102, 65 V @ 4500 ot./min

Zapínal som = 44, 9 A

Poznámky:

Tento výpočet pomáha študentom pochopiť, aký významný je "nárazový" prúd elektromotora.

Otázka 4

Ak elektrický prúd prechádza cez tento drôt, v akom smere bude drôt stlačený (interakciou magnetických polí)?

Je to príklad elektrického motora alebo elektrického generátora "# 4"> Odhaľte odpoveď Skryť odpoveď

V tomto príklade motora sa vytlačí vodič.

Poznámky:

Vizuálnym nástrojom na pochopenie interakcie dvoch magnetických polí je diagram, ktorý znázorňuje línie toku vychádzajúce z permanentných magnetov proti kruhovým líniám toku okolo drôtu. Opýtajte sa tých študentov, ktorí prišli na podobné ilustrácie vo svojom výskume, aby nakreslili tento obraz na doske pred triedou pre tých, ktorí ju nevideli.

Otázka 5

Ak by sme mali analyzovať línie magnetického toku prúdu nesúceho prúd, orientované kolmo na magnetické pole medzi dvomi tyčovými magnetmi, interakcia by vyzerala takto:

Táto interakcia línii magnetického toku (priamočiare línie tyčových tyčí oproti kruhom drôtu) vytvorí mechanickú silu na drôte (tzv. Lorentzova sila). Akým smerom táto sila pôsobí "# 5"> Odkryť odpoveď Skryť odpoveď

Poznámky:

Táto otázka slúži ako správna aplikácia pravidla pravicovej pravice (alebo pravidlo na ľavej strane, ak sledujete tok elektrónov).

Otázka 6

Ak je prúd prechádza cez slučku drôtu, ako je znázornené, v ktorom smere bude smyčka rotovať "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00383x01.png">

Odkryť odpoveď Skryť odpoveď

V smere hodinových ručičiek, jedna štvrtina otáčok (90 stupňov).

Poznámky:

Opýtajte sa svojich študentov, aby identifikovali póly elektromagnetického poľa vytvorené touto drôtovou slučkou prenášajúcou prúd a potom môže byť jeho smer krútiaceho momentu ľahšie pochopiteľný.

Otázka 7

Motor DC môže byť považovaný za rad elektromagnetov, radiálne rozmiestnených okolo spoločného hriadeľa:

Tento konkrétny motor je typu "permanentného magnetu" s drôtenými vinutiami iba na armatúre.

Napíšte potrebné magnetické polarity ("N" pre sever a "S" pre juh) na póloch elektromagnetov pólov armatúry, aby ste udržali otáčanie v smere hodinových ručičiek .

Odkryť odpoveď Skryť odpoveď

Následná otázka: Predpokladajme, že tento motor sa neotáčal, ako by mal byť pri napájaní. Určite niektoré možné (špecifické) poruchy, ktoré by mohli viesť k tomu, že motor nezačne pohybovať po napájaní.

Poznámky:

Ilustrácia uvedená v otázke a odpovedi poskytuje dobré médium pre diskusiu o komutácii. Diskutujte so svojimi študentmi, že na to, aby sa otáčanie motora mohlo kontinuálne, musia byť elektromagnety radiálne rozmiestnené okolo hriadeľa, aby sa v správnom čase energizovali a odplyňovali, aby sa vždy "ťahali" a "tlačili" správnym smerom.

Uistite sa, že trávite čas na následnej otázke so svojimi študentmi, berúc do úvahy aj neelektrické, ako aj elektrické poruchy.

Otázka 8

Definujte nasledujúce pojmy motorov DC:

• Lúka
• Armaturu
• Komutátor
• Kefa
Odkryť odpoveď Skryť odpoveď

• Pole: časť motora tvoriaca stacionárne magnetické pole
• Armatura: rotujúca časť motora
• Komutátor: medené pásy, na ktorých končí cievky cievky kotvy, zvyčajne umiestnené na jednom konci hriadeľa
• Štetec: stacionárny uhlíkový blok navrhnutý tak, aby elektricky dotýkal pohyblivých tyčí komutátora

Poznámky:

Študenti môžu nájsť obrázky DC elektrických motorov pri hľadaní definícií týchto pojmov. Nechajte ich zobraziť, ak je to možné, do triedy. Rozobraný elektromotor je tiež skvelým "základom" pre diskusiu o nomenklatúre elektrického motora.

Otázka 9

Pri bežiacom jednosmernom motore sa môžu všeobecne vidieť iskry, kde sa uhlíkové kefy dostanú do kontaktu so segmentmi "komutátora". Vysvetlite, prečo sa vyskytuje iskrenie, a tiež definujte slovo "komutácia" v jeho elektrickom použití.

Čo naznačuje tento jav o dlhovekosti motorov DC a ich vhodnosti v určitých prostrediach # 9 "> Odhaliť odpoveď Skryť odpoveď

"Komutácia" znamená "obrátiť smer", v elektrickom zmysle slova. Výsledok komutátorových tyčí a štetcov, ktoré striedavo vytvárajú a prerušujú elektrický obvod s vinutím kotvy, spôsobujú vždy určitý stupeň iskrenia.

Následná otázka: identifikujte prostredie, v ktorom by motor s iskrou nebol bezpečný.

Poznámky:

Ak sa vaši študenti pracujú na nejakej práci v oblasti elektrickej údržby, aké typy rutinnej údržby si myslia, že by mohli robiť na elektrických motoroch DC, vzhľadom na prítomnosť iskrenia v komutátoroch? Spýtajte sa ich, aké bezpečnostné otázky by toto jiskrenie mohlo predstavovať v určitých prostrediach. Spýtajte sa ich, či si myslia, že existujú nejaké prostredia, ktoré by boli obzvlášť škodlivé pre takýto dizajn motorov.

Otázka č. 10

Keď sa cievky kotvy v jednosmernom motore otáčajú cez línie magnetického toku vytvorené stacionárnymi pólmi poľa, v týchto cievkach bude vyvolané napätie. Opíšte, ako tento jav súvisí s Faradayovým zákonom o elektromagnetickej indukcii, konkrétne s ohľadom na to, aké premenné ovplyvňujú veľkosť indukovaného napätia:

e = N


dt

Samovoľne indukované napätie spôsobené rotujúcou armatúrou sa často nazýva protiprúd alebo protiprúdový EMF . Prečo by sa to nazývalo "počítadlo"? Čo naznačuje táto terminológia a aký elektromagnetický princíp je znázornený "proti" povahou tohto indukovaného napätia?

Odkryť odpoveď Skryť odpoveď

Counter-EMF sa mení priamo s rýchlosťou kotvy, s počtom závitov vinutia armatúry a tiež s intenzitou poľa. Je to nazývaný "proti-" EMF kvôli Lenzovmu zákonu: indukovaný účinok oponuje príčine.

Poznámky:

Princíp, s ktorým chcem najviac komunikovať s týmto problémom, je, že každý motor, keď pracuje, pôsobí aj ako generátor (produkujúci proti-EMF). Táto koncepcia je základom pre pochopenie správania elektrického motora, najmä krútiaceho momentu / rýchlosti.

Otázka 11

Množstvo napätia aplikované na jednosmerný motor s permanentným magnetom a množstvo prúdu prechádzajúceho vinutiami kotvy permanentného magnetu jednosmerného motora sa vzťahujú na dve mechanické veličiny: maximálna rýchlosť a krútiaci moment (krútiaca sila).

Ktoré elektrické množstvo súvisí s ktorou mechanickou veličinou? Je to napätie, ktoré sa vzťahuje na rýchlosť a prúd k krútiacemu momentu, alebo naopak? Vysvetli svoju odpoveď.

Odkryť odpoveď Skryť odpoveď

Množstvo napätia aplikované na jednosmerný motor s permanentným magnetom určuje jeho rýchlosť bez záťaže, zatiaľ čo množstvo prúdu vinutia kotvy indikuje výstup krútiaceho momentu.

Poznámky:

Táto otázka žiada študentov, aby spájali pojmy elektromagnetizmu a elektromagnetickej indukcie spolu s napätím a prúdom. Zatiaľ čo štýl permanentného magnetu DC motora vykazuje takmer lineárne vzťahy medzi týmito premennými, všetky elektrické motory DC majú rovnaký všeobecný vzorec: viac napätia, väčšia rýchlosť; väčší prúd, väčší krútiaci moment; pričom všetky ostatné premenné sú rovnaké.

Otázka č. 12

V tomto obvode motora sa vyvinul problém. Keď je spínač zapnutý, motor sa neotáča. Napriek tomu čerpá veľa prúdu (niekoľkonásobok normálneho prevádzkového prúdu), ako ukazuje ammeter:

Na základe týchto informácií, čo si myslíte, že by mohlo byť zlé na okruhu "# 12"> Odhaliť odpoveď Skryť odpoveď

Jednou pravdepodobnou príčinou je buď vinutie v poli, alebo niečo v armatúre (možno kefka). Vnútorné problémy s motorom však nie sú jedinými možnosťami!

Poznámky:

Táto otázka je cvičenie v diagnostickom myslení. Predtým, než začnete robiť ďalšie merania alebo pozorovania, vždy vyzvite svojich študentov, aby sa pokúsili diagnostikovať povahu problému s danými informáciami. Príliš často ľudia robia viac meraní, než je potrebné na riešenie problémov s elektrickými systémami, pretože si nemyslia, že sú dostatočne opatrní, čo robia.

  • ← Predchádzajúci pracovný list

  • Index pracovných hárkov

  • Nasledujúci pracovný list →