전기 모터에 대한 실험실 작업 번호 9 연구. 숙제를 확인 중입니다. 전기 모터는 어떻게 작동하나요?
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슬라이드 캡션:
그림에서 암페어 힘의 방향, 도체의 전류 방향, 선의 방향을 결정하십시오. 자기장, 자석 극. N S F = 0 기억하자.
실험실 작업#11 연구 전기 모터 직류(모델에서). 작업 목적: DC 전기 모터 모델의 구조와 작동에 대해 알아봅니다. 기기 및 재료: 전기 모터 모델, 실험실 소스전원 공급 장치, 키, 연결 전선.
안전 규정. 테이블 위에 아무것도 없어야 해 이물질. 주목! 전기! 도체의 절연이 손상되어서는 안 됩니다. 선생님의 허락 없이 회로를 켜지 마세요. 전기 모터의 회전 부분을 손으로 만지지 마십시오. 긴 머리엔진의 회전 부분에 들어가지 않도록 제거해야 합니다. 작업을 마친 후 직장순서대로 놓고 회로를 열고 분해하십시오.
작업 순서. 1. 전기 모터의 모델을 고려하십시오. 그림 1에 주요 부분을 나타냅니다. 1 2 3 그림 1 4 5 1 - ______________________________ 2 - ______________________________ 3 - ________________ 4 - ________________ 5 - ________________
2.수집 전기 회로, 전류 소스, 전기 모터 모델, 키로 구성되며 모든 것을 직렬로 연결합니다. 회로도를 그려보세요.
3. 모터를 회전시킵니다. 엔진이 작동하지 않으면 원인을 찾아서 제거하십시오. 4. 회로의 전류 방향을 변경합니다. 전기 모터의 움직이는 부분의 회전을 관찰하십시오. 5. 결론을 도출합니다.
문학: 1. 물리학. 8학년: 공부. 일반 교육용 기관/A.V. - 4판, 확정됨 - M.: Bustard, 2008. 2 물리학. 8학년: 공부. 일반 교육용 기관 / N.S. Purysheva, N.E. Vazheevskaya - 2판, 스테레오타입. 삼. 실험실 작업 및 제어 작업물리학: 8학년 학생을 위한 노트 - Saratov: Lyceum, 2009. 4. 실험실 작업을 위한 노트. 사라만 I.D. North Ossetia-Alania의 Mozdoka에있는 시립 교육 기관 중등 학교 No. 8. 5. 학교와 집에서의 실험실 작업: 역학 / V.F. Shilov.-M.: 교육, 2007. 6. 물리학 문제 모음. 7-9학년: 일반 교육 학생을 위한 매뉴얼. 기관 / V.I. Lukashik, E.V. Ivanova.-24판.-M.: 교육, 2010.
시사:
실험실 작업 No. 11
(모델의 경우)
작업의 목표
장치 및 재료
진전.
실험실 작업 No. 11
DC 전동기를 연구하다
(모델의 경우)
작업의 목표 : DC 전기 모터 모델의 구조와 작동에 대해 알아봅니다.
장치 및 재료: 전기 모터 모델, 실험실 전원 공급 장치, 키, 연결 전선.
안전 규정.
테이블 위에는 이물질이 없어야 합니다. 주목! 전기! 도체의 절연이 손상되어서는 안 됩니다. 선생님의 허락 없이 회로를 켜지 마세요. 전기 모터의 회전 부분을 손으로 만지지 마십시오.
연습 과제 및 질문
1.전기모터의 작용은 어떤 물리적 현상에 기초를 두고 있나요?
2.열 모터에 비해 전기 모터의 장점은 무엇인가요?
3. DC 전동기는 어디에 사용되나요?
진전.
1. 전기 모터의 모델을 고려하십시오. 그림 1에 주요 부분을 나타냅니다.
2. 전류원, 전기 모터 모델, 키로 구성된 전기 회로를 조립하고 모든 것을 직렬로 연결합니다. 회로도를 그려보세요.
그림 1
결론을 도출.
3. 모터를 회전시킵니다. 엔진이 작동하지 않으면 원인을 찾아서 제거하십시오.
4. 회로의 전류 방향을 변경합니다. 전기 모터의 움직이는 부분의 회전을 관찰하십시오.
그림 1
모든 전기 모터는 다음과 같은 성능을 발휘하도록 설계되었습니다. 기계적인 작업일반적으로 회전 운동으로 변환되는 전기 소비로 인해 발생합니다. 기술에는 작업 본체의 병진 운동을 즉시 생성하는 모델이 있습니다. 이를 리니어 모터라고 합니다.
산업 설비에서 전기 모터는 기술 생산 공정과 관련된 다양한 기계 및 기계 장치를 구동합니다.
내부에 가전 제품전기 모터가 작동 세탁기, 진공 청소기, 컴퓨터, 헤어 드라이어, 어린이 장난감, 시계 및 기타 여러 장치.
기초적인 물리적 과정및 작동 원리
안에서 움직이는 것들에 전기요금전류라고 불리는 는 항상 작용합니다. 기계적 힘, 자기장 선의 방향에 수직으로 위치한 평면에서 방향을 편향시키는 경향이 있습니다. 언제 전기통과하다 금속 도체또는 그것으로 만들어진 코일의 경우, 이 힘은 전류가 흐르는 각 도체와 전체 권선을 전체적으로 이동/회전시키는 경향이 있습니다.
아래 그림은 전류가 흐르는 금속 프레임을 보여줍니다. 여기에 적용된 자기장은 프레임의 각 가지에 힘 F를 생성하여 회전 운동을 생성합니다.
이것은 창조에 기초한 전기 에너지와 자기 에너지의 상호 작용의 특성입니다. 기전력모든 전기 모터의 작동에는 폐쇄 전류 전달 회로가 필요합니다. 디자인에는 다음이 포함됩니다.
전류가 흐르는 권선. 특수 앵커 코어에 배치되고 회전 베어링에 고정되어 마찰력의 반작용을 줄입니다. 이 구조를 로터라고 합니다.
회전자 권선의 회전을 통과하는 전하를 자기력선으로 관통하는 자기장을 생성하는 고정자;
고정자를 수용하는 하우징. 로터 베어링의 외부 레이스가 장착되는 특수 장착 소켓이 하우징 내부에 만들어집니다.
가장 단순한 전기 모터의 단순화된 디자인을 그림으로 표현 가능 다음 유형.
로터가 회전하면 토크가 생성되며, 그 힘은 장치의 일반적인 설계, 적용된 전기 에너지의 양 및 변환 중 손실에 따라 달라집니다.
엔진의 가능한 최대 토크 출력은 항상 엔진에 적용되는 전기 에너지보다 작습니다. 효율성 요소의 크기가 특징입니다.
전기 모터의 종류
권선을 통해 흐르는 전류 유형에 따라 DC 모터와 DC 모터로 구분됩니다. 교류. 이 두 그룹은 각각 서로 다른 기술 프로세스를 사용하여 많은 수정을 거쳤습니다.
DC 모터
고정자 자기장은 영구적으로 장착된 전자석이나 계자 권선이 있는 특수 전자석에 의해 생성됩니다. 전기자 권선은 샤프트에 견고하게 장착되어 베어링에 고정되어 자체 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있습니다.
이러한 엔진의 기본 구조가 그림에 나와 있습니다.
강자성 재료로 만들어진 전기자 코어에는 두 개의 직렬 연결된 부품으로 구성된 권선이 있으며, 이 부품의 한쪽 끝은 전도성 집전판에 연결되고 다른 쪽 끝은 서로 연결됩니다. 두 개의 흑연 브러시는 전기자의 직경 방향 반대쪽 끝에 위치하며 정류자 플레이트의 접촉 패드에 대해 눌려집니다.
패턴의 아래쪽 브러시에 양의 전위가 적용됩니다. 영구 소스현재, 상단 - 부정적. 권선을 통해 흐르는 전류의 방향은 빨간색 점선 화살표로 표시됩니다.
전류는 전기자의 왼쪽 아래 부분에 북극, 오른쪽 위 부분에 남극의 자기장을 발생시킵니다(김렛 법칙). 이로 인해 동일한 고정 극에서 회 전자 극이 반발되고 고정자의 서로 다른 극에 끌어당겨집니다. 적용된 힘의 결과로 회전 운동이 발생하며 그 방향은 갈색 화살표로 표시됩니다.
관성에 의해 뼈대가 추가로 회전하면 극이 다른 컬렉터 플레이트로 이동합니다. 전류의 방향은 반대 방향으로 변경됩니다. 로터는 계속해서 더 회전합니다.
이러한 수집기 장치의 단순한 설계로 인해 전기 에너지가 크게 손실됩니다. 이러한 엔진은 어린이를 위한 간단한 장치나 장난감에서 작동합니다.
생산 공정에 사용되는 DC 전기 모터는 더욱 복잡한 설계를 가지고 있습니다.
결과적으로, 접촉판을 통해 각 극이 브러시 및 전류원에 원활하게 연결되고 전기 손실이 줄어듭니다.
이러한 앵커 장치가 그림에 나와 있습니다.
DC 전기 모터의 경우 회전자의 회전 방향이 바뀔 수 있습니다. 이렇게 하려면 소스의 극성을 변경하여 권선의 전류 이동을 역전시키는 것으로 충분합니다.
AC 모터
권선에 흐르는 전류가 주기적으로 방향(부호)을 변경하여 설명된다는 점에서 이전 설계와 다릅니다. 전원을 공급하기 위해 교번 부호 생성기에서 전압이 공급됩니다.
이러한 모터의 고정자는 자기 회로로 구성됩니다. 프레임(코일) 구성으로 권선이 회전하는 홈이 있는 강자성 플레이트로 만들어집니다.
동기식 전기 모터
아래 그림은 보여줍니다 작동 원리 단상 모터교류회 전자와 고정자의 전자기장의 동기 회전.
고정자 자기 회로의 직경 방향 반대쪽 끝 부분에는 권선 도체가 있으며, 교류 전류가 흐르는 프레임 형태로 개략적으로 표시되어 있습니다.
반파의 양의 부분이 통과하는 순간에 해당하는 경우를 고려해 보겠습니다.
영구 자석이 내장된 로터는 북쪽 "N 마우스" 극과 남쪽 "S 마우스" 극이 명확하게 정의된 베어링 레이스에서 자유롭게 회전합니다. 고정자 권선을 통해 양의 반파 전류가 흐르면 "S st" 및 "N st" 극을 갖는 자기장이 생성됩니다.
회전자와 고정자의 자기장 사이에 상호 작용력이 발생합니다(극은 반발하고 반대편 극은 끌어당김). 이는 반대 극이 가깝게 위치할 때 전기 모터의 전기자를 임의 위치에서 최종 위치로 회전시키는 경향이 있습니다. 가능한 한 서로 상대적으로.
동일한 경우를 고려하지만 전류의 역-음의 반파가 프레임 도체를 통해 흐르는 순간에 전기자의 회전은 반대 방향으로 발생합니다.
회 전자에 지속적인 움직임을 부여하기 위해 고정자에는 하나의 권선 프레임이 만들어지지 않고 각각 별도의 전류원에서 전원이 공급된다는 점을 고려하여 특정 수의 권선 프레임이 만들어집니다.
작동 원리 삼상 모터 AC 동기 회전회전자와 고정자의 전자기장은 다음 그림에 나와 있습니다.
이 설계에서는 세 개의 권선 A, B, C가 고정자 자기 회로 내부에 장착되어 서로 120도 각도로 이동됩니다. 권선 A가 선택되었습니다. 노란색, B는 녹색, C는 빨간색입니다. 각 권선은 이전 경우와 동일한 프레임으로 만들어집니다.
그림에서 각 경우에 대해 전류는 "+" 및 "-" 기호로 표시되는 순방향 또는 역방향으로 하나의 권선만을 통과합니다.
양의 반파장이 위상 A를 순방향으로 통과할 때 고정자의 자극이 이 평면에 형성되어 움직이는 전기자를 끌어당기기 때문에 회전자 자계 축은 수평 위치를 취합니다. 반대쪽 회 전자 극은 고정자 극에 접근하는 경향이 있습니다.
양의 반파가 위상 C를 따르면서 전기자는 시계 방향으로 60도 회전합니다. B상에 전류가 공급된 후 전기자의 유사한 회전이 발생합니다. 다음 권선의 다음 단계에서 전류가 연속적으로 흐를 때마다 회 전자가 회전합니다.
120도 각도로 변위된 전압을 각 권선에 인가하면 삼상 네트워크, 그런 다음 교류가 순환하여 전기자를 회전시키고 공급된 전류와 동기 회전을 생성합니다. 전자기장.
동일한 기계 설계가 성공적으로 사용되었습니다. 삼상 스테퍼 모터. 위에서 설명한 알고리즘에 따라 제어를 통해 각 권선에서만 직류 펄스가 공급되고 제거됩니다.
시작은 회전 운동을 시작하고 특정 시점에서 정지하면 샤프트의 회전이 보장되고 특정 기술 작업을 수행하기 위해 프로그래밍된 각도에서 정지됩니다.
설명된 두 3상 시스템 모두에서 전기자의 회전 방향을 변경할 수 있습니다. 이렇게 하려면 위상 순서 "A" - "B" - "C"를 다른 것으로 변경하면 됩니다(예: "A" - "C" - "B").
로터의 회전 속도는 기간 T의 지속 시간에 따라 조절됩니다. 이 속도가 감소하면 회전이 가속됩니다. 한 위상의 전류 진폭 크기는 권선의 내부 저항과 권선에 적용된 전압 값에 따라 달라집니다. 전기 모터의 토크와 출력의 양을 결정합니다.
비동기 전기 모터
이러한 모터 설계에는 이전에 설명한 단상 및 3상 모델과 마찬가지로 권선이 있는 동일한 고정자 자기 회로가 있습니다. 전기자와 고정자의 전자기장의 비동기식 회전으로 인해 이름이 붙여졌습니다. 이는 로터 구성을 개선하여 수행되었습니다.
코어는 홈이 있는 전기 등급 강판으로 만들어졌습니다. 여기에는 알루미늄 또는 구리 전류 도체가 장착되어 있으며 전도성 링으로 전기자의 끝 부분이 닫혀 있습니다.
고정자 권선에 전압을 가하면 회전자 권선에 전압이 인가됩니다. 기전력전류가 유도되고 전기자의 자기장이 생성됩니다. 이러한 전자기장이 상호 작용하면 모터 샤프트가 회전하기 시작합니다.
이 설계를 사용하면 고정자에 회전 전자기장이 발생한 후에만 회전자 운동이 가능하고 고정자 작동의 비동기 모드가 계속됩니다.
비동기 모터는 사용하기 더 쉽습니다. 설계. 따라서 가격이 저렴하고 산업용 설비 및 가전제품에 널리 사용됩니다.
리니어 모터
산업 메커니즘의 많은 작동 부품은 금속 가공 기계 작동에 필요한 한 평면에서 왕복 운동 또는 병진 운동을 수행합니다. 차량, 말뚝을 박을 때 망치가 날린다...
기어박스, 볼 나사, 벨트 드라이브 및 회전 전기 모터의 유사한 기계 장치를 사용하여 이러한 작업 본체를 이동하면 설계가 복잡해집니다. 현대의 기술 솔루션이 문제는 선형 전기 모터의 작동입니다.
고정자와 회 전자는 스트립 형태로 길쭉하고 회전 전기 모터처럼 링으로 접히지 않습니다.
작동 원리는 특정 길이의 개방형 자기 회로를 가진 고정자로부터 전자기 에너지의 전달로 인해 런너-로터에 왕복 선형 운동을 전달하는 것입니다. 그 내부에는 전류를 교대로 켜면 흐르는 자기장이 생성됩니다.
정류자와 함께 전기자 권선에 작용합니다. 이러한 엔진에서 발생하는 힘은 가이드 요소를 따라 선형 방향으로만 로터를 이동시킵니다.
선형 모터는 직류 또는 교류에서 작동하도록 설계되었으며 동기 또는 비동기 모드에서 작동할 수 있습니다.
선형 모터의 단점은 다음과 같습니다.
기술의 복잡성;
높은 가격;
낮은 에너지 수준.
: DC 전동기의 설계에 대해 명확하게 작성해 주십시오. 유형 중 하나를 예로 사용할 수 있습니다. 결국 작동 원리는 매우 간단하지만 전기 모터 중 하나를 분해하면 목적이 명확하지 않은 부품이 많이 있습니다. 그리고 처음에 사이트에서 검색 결과이 부분의 이름만 있고, 최선의 시나리오. 아이들의 이해를 돕기 위해 간단한 전기모터를 아이들과 함께 조립해 볼 생각입니다.기술을 습득하는 것을 두려워하지 않았습니다.
전기 모터 개발의 첫 번째 단계(1821-1832)는 시연용 물리적 장치 제작과 밀접한 관련이 있습니다. 지속적인 변화전기에너지를 기계에너지로.
1821년에 전류 및 자석과 도체의 상호 작용을 연구한 M. Faraday는 전류가 자석 주위의 도체 회전 또는 도체 주위의 자석 회전을 유발한다는 것을 보여주었습니다. 패러데이의 경험은 전기 모터 제작의 근본적인 가능성을 확인했습니다.
전기 모터 개발의 두 번째 단계(1833-1860)는 전기자의 회전 운동을 포함하는 설계가 특징이었습니다.
미국의 대장장이이자 발명가인 Thomas Davenport는 1833년에 최초의 회전식 DC 전기 모터를 설계하고 이를 구동하는 모형 기차를 만들었습니다. 1837년에 그는 전자기 기계에 대한 특허를 받았습니다.
1834년 B. S. Jacobi는 엔진의 움직이는 부분이 직접 회전하는 원리를 구현한 세계 최초의 직류 모터를 만들었습니다. 1838년 9월 13일, 12명의 승객을 태운 보트가 시속 약 3km의 속도로 네바 강을 따라 해류를 거슬러 항해했습니다. 보트에는 칼날이 달린 바퀴가 장착되어 있었습니다. 바퀴는 320 배터리로부터 전류를 공급받는 전기 모터에 의해 구동되었습니다. 갈바니 전지. 선박에 전기 모터가 등장한 것은 이번이 처음이다.
다양한 전기 모터 설계에 대한 테스트를 통해 B. S. Jacobi와 다른 연구자들은 다음과 같은 결론을 얻었습니다.
- 전기 모터 사용의 확대는 전기 에너지 비용의 절감, 즉 갈바니 전지보다 더 경제적인 발전기의 생성에 직접적으로 의존합니다.
- 전기 모터는 가능한 한 작은 크기, 높은 출력 및 높은 효율을 가져야 합니다.
- 전기 모터 개발 단계는 환형 비돌극 전기자 및 거의 일정한 토크를 갖춘 설계 개발과 관련이 있습니다.
전기 모터 개발의 세 번째 단계는 발견과 산업용전기 기계의 가역성 원리와 관련하여 자기 여기 원리가 최종적으로 실현되고 공식화되었습니다. 전기 모터는 더 많은 에너지로 구동되었습니다. 저렴한 소스전기 에너지 - 전자기 직류 발전기.
1886년에 DC 전기 모터는 현대적인 디자인의 주요 특징을 획득했습니다. 그 후 그는 점점 더 발전했습니다.
현재로서는 전기 모터가 없는 인류의 삶은 상상하기 어렵습니다. 기차, 무궤도 전차, 트램에 사용됩니다. 공장과 공장에는 강력한 전기 기계가 있습니다. 전기 고기 분쇄기, 푸드 프로세서, 커피 분쇄기, 진공 청소기 - 이 모든 것은 일상 생활에서 사용되며 전기 모터가 장착되어 있습니다.
대부분의 전기 기계는 자기 반발과 인력의 원리로 작동합니다. 자석의 북극과 남극 사이에 전선을 연결하고 전류를 흘려보내면 자석이 밀려 나옵니다. 이것이 어떻게 가능한지? 사실은 도체를 통과하는 전류가 와이어 전체 길이를 따라 주위에 원형 자기장을 형성한다는 것입니다. 이 필드의 방향은 김렛(나사) 규칙에 의해 결정됩니다.
도체의 원형 자기장이 자석의 균일한 자기장과 상호 작용할 때 극 사이의 자기장은 한쪽에서는 약해지고 다른 쪽에서는 강화됩니다. 즉, 매질은 탄성을 갖게 되고 그에 따른 힘은 왼손 법칙(오른손 법칙은 발전기에 사용되며 왼손 법칙은 왼쪽 법칙)에 의해 결정된 방향으로 90도 각도로 자석의 장 밖으로 와이어를 밀어냅니다. 수동 법칙은 모터에만 적합합니다. 이 힘을 "암페어"라고 하며 그 크기는 암페어의 법칙 F=BxIxL에 의해 결정됩니다. 여기서 B는 자기장의 자기 유도 값입니다. 나는 도체에서 순환하는 전류입니다. L - 와이어 길이.
이 현상은 최초의 전기 모터의 기본 작동 원리로 사용되었으며, 오늘날에도 동일한 원리가 여전히 사용되고 있습니다. 저전력 DC 모터는 영구 자석을 사용하여 일정한 자기장을 생성합니다. 중형 전기 모터 및 고성능여자 권선이나 인덕터를 사용하여 균일한 자기장이 생성됩니다.
전기를 이용하여 기계적인 움직임을 만들어 내는 원리를 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. 동적 그림은 간단한 전기 모터를 보여줍니다. 균일한 자기장 속에서 우리는 와이어 프레임을 수직으로 배치하고 거기에 전류를 흘립니다. 무슨 일이야? 프레임은 도달할 때까지 일정 시간 동안 관성에 의해 회전하고 움직입니다. 수직적 지위. 이 중립 위치는 사점, 즉 전류가 흐르는 도체에 대한 자기장의 영향이 0인 곳입니다. 계속 이동하려면 프레임을 하나 이상 추가하고 프레임의 전류 방향이 전환되는지 확인해야 합니다. 적절한 순간. 페이지 하단의 교육 영상은 이 과정을 명확하게 보여줍니다.
최신 DC 모터는 하나의 프레임 대신 홈에 많은 도체가 배치된 전기자를 갖고 있으며, 영구 말굽형 자석 대신 두 개 이상의 극이 있는 여자 권선이 있는 고정자를 가지고 있습니다. 그림은 2극 전기 모터의 단면을 보여줍니다. 작동 원리는 다음과 같습니다. "우리에게서 멀어지는"(십자 표시로 표시) 전류가 전기자의 상부 전선과 하부의 "우리쪽으로"(점으로 표시)를 통과하면 왼쪽에 따라 -손 법칙에 따라 상부 도체는 고정자의 자기장에서 왼쪽으로 밀려나고, 앵커 절반의 하부 도체는 동일한 원리에 따라 오른쪽으로 밀려납니다. 구리선이 전기자의 홈에 놓여 있기 때문에 전체 충격력이 구리선으로 전달되어 회전합니다. "우리로부터 멀어지는" 전류 방향을 가진 도체가 아래로 향하고 고정자에 의해 생성된 남극 반대편에 서 있을 때, 그것은 압착될 것이라는 것을 더 알 수 있습니다. 왼쪽, 그리고 제동이 발생합니다. 이런 일이 발생하지 않도록 하려면 중성선을 넘어가자마자 전선의 전류 방향을 바꿔야 합니다. 이것은 수집기를 사용하여 수행됩니다. 특수 스위치, 전기자 권선을 다음과 같이 정류합니다. 일반적인 계획전기 모터.
따라서 전기자 권선은 전기 모터 샤프트에 토크를 전달하고, 이는 차례로 메쉬 그물 기계와 같은 모든 장비의 작동 메커니즘을 구동합니다. 이 경우에는 AC 유도 모터가 사용되지만 기본 작동 원리는 DC 모터와 동일합니다. 전류가 흐르는 도체를 자기장 밖으로 밀어냅니다. 비동기식 전기 모터에만 회전 자기장이 있고 DC 전기 모터에는 정적 자기장이 있습니다.
구조적으로 모든 DC 전기 모터는 에어 갭으로 분리된 인덕터와 전기자로 구성됩니다.
DC 전기 모터의 인덕터(고정자)는 기계의 고정 자기장을 생성하는 데 사용되며 프레임, 메인 및 추가 극으로 구성됩니다. 프레임은 주 극과 추가 극을 고정하는 역할을 하며 기계 자기 회로의 요소입니다. 메인 폴에는 기계의 자기장을 생성하도록 설계된 여자 권선이 있고, 추가 폴에는 스위칭 조건을 개선하는 데 사용되는 특수 권선이 있습니다.
DC 전기 모터의 전기자는 다음과 같이 조립된 자기 시스템으로 구성됩니다. 별도의 시트, 홈에 놓인 작동 권선 및 작동 권선에 직류를 공급하는 역할을 하는 컬렉터.
컬렉터는 엔진 샤프트에 장착된 실린더로, 서로 분리된 구리판으로 구성됩니다. 정류자에는 전기자 권선 부분의 끝이 납땜되는 수평아리 돌출부가 있습니다. 전류는 컬렉터와의 슬라이딩 접촉을 제공하는 브러시를 사용하여 컬렉터에서 끌어옵니다. 브러시는 브러시 홀더에 고정되어 특정 위치에 브러시를 고정하고 정류자 표면에 필요한 브러시 압력을 제공합니다. 브러시와 브러시 홀더는 전기 모터 하우징에 연결된 대들보에 장착됩니다.
컬렉터 엔진은 매우 좋습니다. 정말 쉽고 유연하게 조정할 수 있습니다. 속도를 높이거나 낮출 수 있으며 기계적 특성이 강하고 토크를 강력하게 유지합니다. 의존성은 직접적입니다. 글쎄, 그것은 모터가 아니라 동화입니다. 이 모든 맛의 연고에 파리 한 마리가 없다면 수집가입니다.
이것은 복잡하고 비용이 많이 들며 매우 신뢰할 수 없는 장치입니다. 스파크가 발생하고 간섭이 발생하며 브러시의 전도성 먼지로 인해 막히게 됩니다. 그리고 언제 과부하불이 타서 원형 불이 생길 수 있으며 그게 전부입니다. 엔진이 망가졌습니다. 모든 것이 단단히 단락됩니다.
그런데 컬렉터가 대체 뭐죠? 왜 필요한가요? 위에서 나는 컬렉터가 기계식 인버터라고 말했습니다. 그 임무는 전기자 전압을 앞뒤로 전환하여 권선을 흐름에 노출시키는 것입니다.
수집가 전기 기계교류를 직류(발전기에서)로 정류하는 역할과 역할 자동 스위치회전하는 전기자 도체(모터)의 전류 방향.
자기장이 프레임을 형성하는 두 개의 도체에 의해서만 교차될 때, 컬렉터는 서로 분리된 두 부분으로 절단된 단일 링이 됩니다. 안에 일반적인 경우각 하프링을 컬렉터 플레이트라고 합니다.
프레임의 시작과 끝은 각각 자체 컬렉터 플레이트에 연결됩니다. 브러시는 그 중 하나가 항상 북극에서 움직이는 도체에 연결되고 다른 브러시는 남극에서 움직이는 도체에 연결되는 방식으로 배치됩니다.
쌀. 2. 저수지의 단순화된 이미지
쌀. 3. 정류자를 이용한 교류정류
프레임에 시계 방향으로 회전 운동을 가해 보겠습니다. 회전 프레임이 그림에 표시된 위치를 차지하는 순간. 도 3, A에서, 도체가 자력선을 교차하여 수직으로 움직이기 때문에 도체에 가장 큰 전류가 유도됩니다.
집전판 2에 연결된 도체 B의 유도 전류는 브러시 4로 흐르고 외부 회로를 통과한 후 브러시 3을 통해 도체 A로 돌아갑니다. 이 경우 오른쪽 브러시는 양극이 되고 왼쪽 브러시는 음극이 됩니다.
프레임(위치 B)을 추가로 회전하면 두 도체 모두에 전류가 다시 유도됩니다. 그러나 도체의 전류 방향은 위치 A의 방향과 반대입니다. 집전판이 도체와 함께 회전하므로 브러시 4는 다시 외부 회로에 전류를 공급하고 브러시 3을 통해 전류가 프레임으로 돌아갑니다.
따라서 회전 도체 자체의 전류 방향이 변경되었음에도 불구하고 컬렉터에 의한 스위칭으로 인해 외부 회로의 전류 방향은 변경되지 않았습니다.
다음 순간(위치 D)에 프레임이 다시 중성선 위치를 차지하면 도체와 외부 회로에 전류가 다시 흐르지 않게 됩니다.
다음 순간에는 고려된 동작 주기가 동일한 순서로 반복됩니다. 따라서 컬렉터로 인해 외부 회로에 유도되는 전류의 방향은 항상 동일하게 유지되며 동시에 브러시의 극성도 동일하게 유지됩니다.
브러시 어셈블리는 회전하는 로터의 코일에 전기를 공급하고 로터 권선의 전류를 전환하는 데 필요합니다. 브러시 - 고정 접점(보통 흑연 또는 구리-흑연). 브러쉬 고주파회 전자 정류자의 접촉판을 열고 닫습니다. 결과적으로 DPT가 동작하면, 일시적인 프로세스, 회 전자 권선에서. 이러한 프로세스는 컬렉터에서 스파크를 발생시켜 DPT의 신뢰성을 크게 저하시킵니다. 스파크를 줄이려면 다음을 사용하십시오. 다양한 방법, 그 중 주요한 것은 추가 기둥을 설치하는 것입니다. 고전류에서는 DMT 로터에서 강력한 과도 프로세스가 발생하며 그 결과 스파크가 브러시 위치에 관계없이 모든 정류자 플레이트를 지속적으로 덮을 수 있습니다. 이 현상을 컬렉터의 링 스파크 또는 "원형 화재"라고 합니다. 링 스파크는 모든 집전판이 동시에 소손되고 수명이 크게 단축되므로 위험합니다. 시각적으로 링 스파크는 컬렉터 근처에서 빛나는 링 형태로 나타납니다. 컬렉터의 링 스파크 효과는 허용되지 않습니다. 드라이브를 설계할 때 모터에 의해 생성된 최대 토크(따라서 회전자 전류)에 대한 적절한 제한이 설정됩니다. 모터 설계에는 하나 이상의 브러시 정류자 장치가 있을 수 있습니다.
하지만 이미 21세기에 접어들면서 값싸고 강력한 반도체가 곳곳에 널려 있습니다. 그렇다면 전자식으로 만들 수 있는데 왜 기계식 인버터가 필요한가요? 그렇죠, 그럴 필요는 없어요! 그래서 우리는 컬렉터를 전원 스위치로 교체하고 회전자 위치 센서를 추가하여 권선을 전환해야 하는 순간을 알 수 있습니다.
그리고 더 큰 편의를 위해 엔진을 뒤집어 놓습니다. 이 모든 쓰레기가 탑재된 전기자보다 자석이나 간단한 여자 권선을 회전하는 것이 훨씬 쉽습니다. 여기의 로터는 강력한 영구 자석이거나 슬립 링으로 구동되는 권선입니다. 수집가처럼 보이지만 그보다 훨씬 더 신뢰할 수 있습니다.
그리고 우리는 무엇을 얻나요? 오른쪽! BLDC라고도 불리는 브러시리스 DC 모터. DPT의 귀엽고 편리한 특성은 모두 동일하지만 이 불쾌한 수집가는 없습니다. BLDC와 혼동하지 마세요. 동기 모터. 이들은 완전히 다른 자동차이며 다른 원리동작과 제어는 구조적으로 매우 유사하지만 동일한 동기화 장치가 BLDC로 쉽게 작동할 수 있으며 여기에 센서와 제어 시스템만 추가할 수 있습니다. 그러나 그것은 완전히 다른 이야기입니다. 그에 대해 더 자세히 알아보세요.
DC 모터에 대한 주제를 계속해서 설명하면, 전기자 회로의 DC 전류를 반전시켜 제동이 없고 회전자의 회전이 일정한 리듬으로 유지되도록 하는 것이 전기 모터의 작동 원리에 기초하고 있다는 점에 유의해야 합니다. 고정자 여자 권선의 전류 방향을 변경하면 왼손 법칙에 따라 회 전자의 회전 방향이 변경됩니다. 소스에서 전기자 권선으로 전원을 공급하는 브러시 접점의 위치를 바꾸는 경우에도 동일한 일이 발생합니다. 그러나 여기저기서 "+" "-"를 변경하면 샤프트의 회전 방향은 변경되지 않습니다. 따라서 원칙적으로 이러한 모터에 전원을 공급하기 위해 교류를 사용할 수 있습니다. 인덕터와 전기자의 전류가 동시에 변경됩니다. 실제로 이러한 장치는 거의 사용되지 않습니다.
엔진을 사용해 본 많은 분들은 시동 시 모터가 전류계 바늘을 예를 들어 암페어로 급격하게 움직일 수 있고 가속 후 전류가 약 200mA로 떨어지는 경우 뚜렷한 시동 전류가 있다는 것을 알아차렸을 것입니다. .
왜 이런 일이 발생합니까? 이것이 역기전력이 작동하는 방식입니다. 엔진이 정지되면 통과할 수 있는 전류는 공급 전압과 전기자 권선의 저항이라는 두 가지 매개변수에만 의존합니다. 따라서 엔진이 개발할 수 있고 회로를 계산해야 하는 최대 전류를 쉽게 찾을 수 있습니다. 모터 권선의 저항을 측정하고 공급 전압을 이 값으로 나누는 것으로 충분합니다. 간단히 말해서 옴의 법칙입니다. 이것이 최대 시동 전류가 됩니다.
그러나 가속함에 따라 재미있는 일이 시작됩니다. 전기자 권선은 고정자의 자기장을 가로 질러 이동하고 발전기에서와 같이 EMF가 유도되지만 엔진을 회전시키는 것과 반대 방향으로 향합니다. 결과적으로 전기자를 통과하는 전류는 급격히 감소하고 속도가 빨라질수록 증가합니다.
그리고 도중에 엔진이 더 조여지면 역기전력이 공급 장치보다 높아지고 엔진이 에너지를 시스템으로 펌핑하기 시작하여 발전기가 됩니다.
에 관하여 전기 다이어그램엔진을 켜면 몇 가지가 있으며 그림에 표시되어 있습니다. ~에 병렬 연결권선, 전기자 권선은 다음과 같이 만들어집니다. 많은 분량가는 철사의 회전. 이 연결을 사용하면 높은 저항으로 인해 컬렉터에 의해 전환되는 전류가 훨씬 줄어들고 플레이트는 스파크가 발생하거나 많이 타지 않습니다. 만약 당신이 직렬 연결인덕터와 전기자의 권선, 인덕터 권선은 더 적은 감수로 더 큰 직경의 와이어로 만들어집니다. 모두 전기자 전류고정자 권선을 통해 돌진합니다. 전류 값과 회전 수의 비례 변화를 이용한 이러한 조작을 통해 자화력은 일정하게 유지됩니다. 품질 특성기기가 좋아지고 있어요.
오늘날 DC 모터는 생산에 거의 사용되지 않습니다. 이러한 유형의 전기 기계의 단점 중 하나는 브러시 수집기 어셈블리가 빠르게 마모된다는 점입니다. 장점 - 좋은 특성시동, 주파수 및 회전 방향의 쉬운 조정, 설계 및 제어의 단순성.
현재 DC모터는 독립 여기사이리스터 변환기에 의해 제어되는 는 산업용 전기 드라이브에 사용됩니다. 이 드라이브는 광범위한 속도 제어를 제공합니다. 공칭 속도에서 하향 속도 조절은 전기자의 전압을 변경하고 여기 자속을 약화시켜 상향 조정합니다. 출력과 속도의 한계는 반도체 소자가 아닌 사용하는 모터의 특성에 따라 결정됩니다. 사이리스터는 충분히 높지 않은 경우 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있습니다. 전압 또는 전류 등급. 전기자 전류와 토크는 모터의 열 과부하 용량에 의해 제한됩니다.
전기 모터는 다음과 같은 장치입니다. 전기에너지기계식으로 변합니다. 작동 원리는 전자기 유도 현상에 기초합니다.
그러나 자기장이 상호 작용하여 모터 회전자를 회전시키는 방식은 공급 전압 유형(교류 또는 직접)에 따라 크게 다릅니다.
DC 전기 모터의 작동 원리는 영구 자석의 같은 극은 밀어내고 다른 극은 끌어당기는 효과에 기초합니다. 발명의 우선권은 러시아 엔지니어 B. S. Jacobi에게 있습니다. DC 모터의 최초 산업 모델은 1838년에 만들어졌습니다. 그 이후로 디자인은 근본적인 변화를 겪지 않았습니다.
저전력 DC 모터에서는 자석 중 하나가 물리적으로 존재합니다. 기계 본체에 직접 부착됩니다. 두 번째는 직류 소스를 연결한 후 전기자 권선에 생성됩니다. 이러한 목적으로 사용됩니다 특수 장치– 컬렉터 브러시 장치. 컬렉터 자체는 모터 샤프트에 부착된 전도성 링입니다. 전기자 권선의 끝이 연결됩니다.
토크가 발생하려면 극을 지속적으로 교체해야 합니다. 영구 자석앵커 이는 극이 소위 자기 중성점을 교차하는 순간에 발생해야 합니다. 구조적으로 이 문제는 컬렉터 링을 유전체판으로 분리된 섹터로 나누어 해결됩니다. 전기자 권선의 끝은 교대로 연결됩니다.
컬렉터를 전원 공급 장치에 연결하려면 소위 브러시가 사용됩니다. 높은 흑연 막대 전기 전도성그리고 낮은 미끄럼 마찰 계수.
전기자 권선은 공급 네트워크에 연결되지 않지만 가변 저항 시작. 이러한 엔진을 켜는 과정은 주 전원에 연결하고 점차적으로 0으로 줄이는 것으로 구성됩니다. 능동적 저항전기자 체인에서. 전기 모터는 과부하 없이 원활하게 켜집니다.
단상 회로에서 비동기 모터를 사용하는 특징
고정자의 회전 자기장은 다음으로부터 가장 쉽게 얻을 수 있지만 삼상 전압, 동작 원리 비동기 전기 모터단상에서 작동할 수 있으며, 가정용 네트워크, 디자인이 일부 변경된 경우.
이를 위해 고정자에는 두 개의 권선이 있어야 하며 그 중 하나는 "시작" 권선입니다. 회로에 반응성 부하가 포함되어 있기 때문에 전류의 위상이 90° 이동됩니다. 이를 위해 가장 자주
자기장의 거의 완전한 동기화를 통해 샤프트에 상당한 하중이 가해져도 엔진 속도를 얻을 수 있으며, 이는 드릴, 회전식 해머, 진공 청소기, 그라인더 또는 바닥 광택기의 작동에 필요합니다.
이러한 엔진의 공급 회로에 조정 가능한 엔진이 포함되어 있으면 회전 주파수를 원활하게 변경할 수 있습니다. 그러나 교류 회로에서 전원을 공급받는 경우 방향은 결코 바뀔 수 없습니다.
이러한 전기 모터는 매우 빠른 속도를 낼 수 있고 크기가 작으며 토크가 더 높습니다. 그러나 정류자-브러시 어셈블리가 있으면 서비스 수명이 단축됩니다. 특히 정류자에 기계적 손상이 있는 경우 흑연 브러시는 고속에서 매우 빨리 마모됩니다.
전기 모터는 인간이 만든 모든 장치 중 가장 높은 효율(80% 이상)을 가지고 있습니다. 19세기 말 그들의 발명은 문명의 질적 도약으로 간주될 수 있습니다. 왜냐하면 그들 없이는 삶을 상상할 수 없기 때문입니다. 현대 사회기반으로 첨단 기술, 그러나 더 효과적인 것은 아직 발명되지 않았습니다.
비디오에서 전기 모터 작동의 동기 원리
과제 조건: 실험실 작업 번호 10. 전기 DC 모터 연구(모델).
문제의 원인
물리학 교과서, 8학년, A.V. Peryshkin, N.A. Rodina
1998년
온라인 물리학 학습서
8학년을 위해
실험실 작업
- 숫자
10
DC 전기 모터 연구(모델).
작업 목적: 이 모터 모델을 사용하여 전기 DC 모터의 주요 부품에 익숙해집니다.
이것은 아마도 8학년 과정에서 가장 쉬운 작업일 것입니다. 모터 모델을 전류 소스에 연결하고, 작동 방식을 확인하고, 전기자, 인덕터, 브러시, 세미 링, 권선, 샤프트 등 전기 모터의 주요 부품 이름을 기억하면 됩니다.
학교 전기 모터에는 다양한 옵션이 있으므로 교사가 제공한 전기 모터는 그림에 표시된 것과 유사할 수도 있고 모양이 다를 수도 있습니다. 선생님이 여러분에게 자세히 설명하고 모델을 다루는 방법을 보여줄 것이기 때문에 이는 근본적으로 중요한 것은 아닙니다.
올바르게 연결된 전기 모터가 작동하지 않는 주요 이유를 나열해 보겠습니다. 개방 회로, 하프 링과 브러시의 접촉 부족, 전기자 권선 손상. 처음 두 가지 경우에 스스로 처리할 수 있는 경우 권선이 끊어지면 교사에게 문의해야 합니다. 엔진을 켜기 전에 전기자가 자유롭게 회전할 수 있고 방해하는 것이 없는지 확인해야 합니다. 그렇지 않으면 엔진을 켰을 때 전기 모터가 특징적인 윙윙거리는 소리를 내지만 회전하지는 않습니다.
해결 방법을 모르시나요? 해결책을 도와주실 수 있나요? 들어와서 물어보세요.
←실험실 작업 9번. 전자석 조립 및 동작 테스트. 실험실 작업 11번. 렌즈를 이용한 이미지 획득-