Laboratorijski rad broj 9 studija elektromotora. Razumijemo principe rada elektromotora: prednosti i nedostatke različitih vrsta. Sinkroni princip rada elektromotora na videu

Trenutno "

Mjesto izvođenja sata u programu rada: 55 sati, jedan od sati na temu "Elektromagnetske pojave".

Svrha lekcije: Objasniti građu i princip rada elektromotora.

Zadaci:

proučavati elektromotor praktičnom metodom – izvođenjem laboratorijskih radova.

naučiti primjenjivati stečeno znanje u nestandardnim situacijama za rješavanje problema;

razvijati mišljenje učenika za nastavak rada na mentalnim operacijama analize, usporedbe i sinteze.

nastaviti s formiranjem kognitivnog interesa učenika.

Metodički cilj: primjena zdravstveno-štedljivih tehnologija u nastavi fizike.

Oblici rada i vrste aktivnosti na satu: provjera znanja, uzimajući u obzir individualne karakteristike učenika; laboratorijski se rad izvode u mikroskupinama (parovima) uz ažuriranje znanja učenika na igriv način; objašnjavanje novog gradiva u obliku razgovora s demonstracionim pokusom, postavljanjem ciljeva i promišljanjem.

Tijekom nastave

1) Provjera domaće zadaće.

Samostalni rad (višerazinski) izvodi se tijekom prvih 7 minuta sata.

1. razina.

2. razina.

Razina 3.

2). Učenje novog gradiva. (15 minuta).

Učitelj komunicira temu sata, učenici oblikuju cilj.

Ažuriranje znanja. Igra "da" i "ne"

Učitelj čita frazu, ako se učenici slažu s tvrdnjom, ustaju, ako ne, sjede.

Magnetno polje stvaraju trajni magneti ili električna struja.
U prirodi nema magnetskih naboja.
Južni pol magnetske igle označava geografski južni pol zemlje.
Elektromagnet je zavojnica s unutarnjom željeznom jezgrom.
Linije sile magnetskog polja usmjerene su s lijeva na desno.
Linije duž kojih su magnetske strelice postavljene u magnetskom polju nazivaju se magnetske linije.

Okvir prezentacije.

Djelovanje magnetskog polja na vodič sa strujom.
Ovisnost smjera kretanja vodiča o smjeru struje u njemu i o položaju magnetskih polova.
Uređaj i rad najjednostavnijeg kolektorskog elektromotora.

Demonstracije.

Kretanje vodiča i okvira sa strujom u magnetskom polju.
Uređaj i princip rada istosmjernog motora.

3. Laboratorijski rad br. 9. (rad u mikrogrupama - u parovima).

Sigurnosni brifing.

Rad se izvodi kako je opisano u vodiču na stranici 176.

4Završna faza lekcije.

Zadatak. Dvije elektronske zrake se odbijaju, a dvije paralelne žice, kroz koje struja teče u jednom smjeru, privlače. Zašto? Je li moguće stvoriti uvjete pod kojima će se i ti vodiči odbijati?

Odraz.

Što ste novo naučili? Je li to znanje potrebno u svakodnevnom životu?

pitanja:

Što određuje brzinu rotora u elektromotoru?

Što se zove električni motor?

P . 61, sastavite križaljku na temu „elektromagnetske pojave.

Dodatak.

1. razina.

1. Kako međusobno djeluju suprotni i slični polovi magneta?

2. Je li moguće izrezati magnet tako da jedan od dobivenih magneta ima samo sjeverni, a drugi samo južni pol?

2. razina.

Zašto je tijelo kompasa izrađeno od bakra, aluminija, plastike i drugih materijala, a ne od željeza?

Zašto se čelične tračnice i trake koje leže u skladištu nakon nekog vremena pokažu magnetiziranima?

Razina 3.

1.Nacrtajte magnetsko polje potkovičastog magneta i označite smjer linija sile.

2. Dvije igle privlače se na južni pol magneta. Zašto se njihovi usponi odbijaju?

1. razina.

1. Kako međusobno djeluju suprotni i slični polovi magneta?

2. Je li moguće izrezati magnet tako da jedan od dobivenih magneta ima samo sjeverni, a drugi samo južni pol?

2. razina.

Zašto je tijelo kompasa izrađeno od bakra, aluminija, plastike i drugih materijala, a ne od željeza?

Zašto se čelične tračnice i trake koje leže u skladištu nakon nekog vremena pokažu magnetiziranima?

Razina 3.

1.Nacrtajte magnetsko polje potkovičastog magneta i označite smjer linija sile.

2. Dvije igle privlače se na južni pol magneta. Zašto se njihovi usponi odbijaju?

MCOU "Srednja škola Allak"

Otvorena lekcija fizike u 8. razredu na temu " Djelovanje magnetskog polja na vodič sa strujom. Električni motor. Laboratorijski rad broj 9 „Proučavanje elektromotora konstantne Trenutno ".

Pripremila i vodila: učiteljica prve kategorije, Elizaveta Aleksandrovna Taranušenko.

1. Svrha rada: Proučiti značajke pokretanja, mehaničke karakteristike i metode regulacije brzine istosmjernog motora s mješovitom pobudom.

Adania.

2.1. na samostalan rad:

Proučiti značajke dizajna, sklopne krugove istosmjernih motora;

Proučiti metodologiju dobivanja mehaničkih karakteristika istosmjernog motora;

Upoznati značajke pokretanja i regulacije brzine istosmjernog motora;

Nacrtati shematske dijagrame za mjerenje otpora armaturnog kruga i namota polja (slika 6.4) i ispitivanje motora (slika 6.2);

Koristeći sl. 6.2 i 6.3 izraditi dijagram ožičenja;

Nacrtajte obrasce tablica 6.1 ... 6.4;

Pripremite usmene odgovore na sigurnosna pitanja.

2.2. za rad u laboratoriju:

Upoznajte se s laboratorijskom instalacijom;

Zabilježite u tablici 6.1. podaci o putovnici motora;

Izmjerite otpor kruga armature i namota polja. Upišite podatke u tablicu 6.1;

Sastavite krug i provedite studiju motora, zabilježite podatke u tablicama 6.2, 6.3, 6.4;

Izgradite prirodnu mehaničku karakteristiku n = f (M) i karakteristike brzine n = f (I B) i n = f (U);

Donesite zaključke na temelju rezultata istraživanja.

Opće informacije.

DC motori, za razliku od motora na izmjeničnu struju (prvenstveno asinkroni), imaju veliki višestruki startni moment i kapacitet preopterećenja, omogućuju glatku kontrolu brzine rada stroja. Stoga se koriste za pogon strojeva i mehanizama s teškim uvjetima pokretanja (npr. kao starteri u motorima s unutarnjim izgaranjem), kao i kada je potrebno kontrolirati brzinu u širokim granicama (dodači alatnih strojeva, uhodni kočni stalci , elektrificirana vozila).

Strukturno, motor se sastoji od fiksne jedinice (induktor) i rotirajuće jedinice (armature). Namoti uzbude nalaze se na magnetskoj jezgri induktora. U motoru s mješovitom uzbudom postoje dva: paralelna sa stezaljkama Š 1 i Š2 i serijska sa stezaljkama C1 i C2 (slika 6.2). Otpor paralelnog namota R ovsh je, ovisno o snazi motora, od nekoliko desetina do stotina Ohma. Izrađuje se žicom malog presjeka s velikim brojem zavoja. Serijski namot ima nizak otpor R obc (obično od nekoliko Ohma do frakcija Ohma), jer sastoji se od malog broja zavoja žice velikog presjeka. Induktor služi za stvaranje magnetskog toka uzbude kada napaja svoje namote istosmjernom strujom.

Armaturni namot nalazi se u utorima magnetskog kruga i izvodi se do kolektora. Uz pomoć četkica, njegovi zaključci I I i I 2 spojeni su na izvor istosmjerne struje. Otpor namota armature R I je mali (Ohma ili frakcije Ohma).

Moment M istosmjernog motora nastaje interakcijom struje armature Iâ s magnetskim tokom uzbude F:

M = K × Iâ × F, (6.1)

gdje je K konstantni koeficijent koji ovisi o izvedbi motora.

Kada se armatura rotira, njen namot prelazi magnetski tok pobuđivanja i u njemu se inducira EMF E, proporcionalan frekvenciji rotacije n:

E = C × n × F, (6.2)

gdje je C konstantni koeficijent koji ovisi o izvedbi motora.

Struja armaturnog kruga:

I I = (U – E) / (R I + R OBC) = (U – C × n × F) / (R I + R OBC), (6.3)

Rješavajući izraze 6.1 i 6.3 zajedno s obzirom na n, pronađen je analitički izraz za mehaničke karakteristike motora n = F (M). Njegov grafički prikaz prikazan je na slici 6.1.

Riža. 6.1. Mehanička karakteristika istosmjernog motora s mješovitom pobudom

Točka A odgovara radu motora u praznom hodu s brzinom n o. S povećanjem mehaničkog opterećenja, brzina vrtnje se smanjuje, a zakretni moment raste, dostižući nazivnu vrijednost M H u točki B. U dijelu zrakoplova motor je preopterećen. Struja Iya prelazi nominalnu vrijednost, što dovodi do brzog zagrijavanja armature i OVS namota, a iskrenje na kolektoru se povećava. Maksimalni moment M max (točka C) ograničen je radnim uvjetima kolektora i mehaničkom čvrstoćom motora.

Nastavljajući mehaničku karakteristiku do sjecišta u točki D" s osi momenta, dobili bismo vrijednost startnog momenta kada je motor direktno spojen na mrežu. EMF E jednak je nuli i struja u krugu armature. u skladu s formulom 6.3 naglo raste.

Kako bi se smanjila početna struja, startni reostat Rx (Sl.6.2) s otporom je spojen serijski na krug armature (Sl.6.2):

Rx = U H / (1,3 ... 2,5) × I Ya.N. - (R Â - R obc), (6.4)

gdje je U h nazivni napon mreže;

Ja Ya.N. - nazivna struja armature.

Smanjenje struje armature na (1,3 ... 2,5) × I Ya.N. osigurava dovoljan početni moment pokretanja Mn (točka D). Kako motor ubrzava, otpor Rx se smanjuje na nulu, održavajući približno konstantnu vrijednost Mp (dio LED).

Reostat R B u krugu paralelnog namota polja (slika 6.2) omogućuje podešavanje veličine magnetskog toka F (formula 6.1). Prije pokretanja motora, potpuno se povlači kako bi se dobio potreban startni moment pri minimalnoj struji armature.

Pomoću formule 6.3 određujemo brzinu motora

n = (U - I Â (R Â + R obc + Rx)) / (S F), (6.5)

u kojima su R I, R obc i C konstantne vrijednosti, a U, I I i F se mogu mijenjati. Dakle, postoje tri moguća načina za kontrolu brzine motora:

Promjenom veličine dovedenog napona;

Promjenom vrijednosti struje armature uz pomoć reostata za podešavanje Rx, koji se, za razliku od početnog, izračunava za kontinuirani način rada;

Promjenom veličine magnetskog toka uzbude F, koji je proporcionalan struji u namotima OVSh i OVS. U paralelnom namotu može se podesiti reostatom R b. Otpor R b uzima se ovisno o potrebnim granicama kontrole brzine R B = (2 ... 5) R obsh.

Na natpisnoj pločici motora naznačena je nazivna brzina, koja odgovara nazivnoj snazi na osovini motora pri nazivnom mrežnom naponu i izlaznim otporima reostata R X i R B.

Laboratorijski rad br.9

Tema. Proučavanje istosmjernog motora.

Cilj: proučiti uređaj i princip rada elektromotora.

Oprema: model elektromotora, izvor struje, reostat, ključ, ampermetar, spojne žice, crteži, prezentacija.

ZADACI:

1 ... Istražite dizajn i rad elektromotora koristeći prezentaciju, slike i model.

2 ... Spojite električni motor na izvor napajanja i gledajte kako radi. Ako motor ne radi, utvrdite uzrok i pokušajte riješiti problem.

3 ... Navedite dva glavna elementa u uređaju elektromotora.

4 ... Na kojoj se fizičkoj pojavi temelji djelovanje elektromotora?

5 ... Promijenite smjer rotacije sidra. Zapišite što trebate učiniti da biste to učinili.

6. Sastavite električni krug tako što ćete serijski spojiti elektromotor, reostat, izvor struje, ampermetar i ključ. Promijenite amperažu i promatrajte rad elektromotora. Mijenja li se brzina vrtnje armature? Zapišite zaključak o ovisnosti sile koja djeluje iz magnetskog polja na zavojnicu o struji u zavojnici.

7 ... Elektromotori mogu biti bilo koje snage, jer:

A) možete promijeniti struju u namotu armature;

B) možete promijeniti magnetsko polje induktora.

Molimo unesite točan odgovor:

1) samo je A istinito; 2) samo je B istinito; 3) i A i B su istiniti; 4) i A i B nisu u pravu.

8 ... Navedite prednosti elektromotora u odnosu na toplinski.

Da biste koristili pregled prezentacija, stvorite si Google račun (račun) i prijavite se na njega: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Na slikama odredite smjer Amperove sile, smjer struje u vodiču, smjer linija magnetskog polja, pol magneta. N S F = 0 Opoziv.

Laboratorijski rad broj 11 Proučavanje jednosmjernog elektromotora (na modelu). Svrha rada: upoznati model jednosmjernog elektromotora s njegovom građom i radom. Uređaji i materijali: model elektromotora, laboratorijsko napajanje, ključ, spojne žice.

Sigurnosna pravila. Na stolu ne bi trebalo biti stranih predmeta. Pažnja! Struja! Izolacija vodiča mora biti netaknuta. Ne uključujte strujni krug bez dopuštenja učitelja. Ne dirajte rukama rotirajuće dijelove elektromotora. Duga kosa mora biti uvučena kako se ne bi zaglavila u rotirajućim dijelovima motora. Nakon završetka rada dovedite radno mjesto u red, otvorite krug i rastavite.

Redoslijed rada. 1. Razmotrimo model elektromotora. Označite na slici 1 njegove glavne dijelove. 1 2 3 Slika 1 4 5 1 - ______________________________ 2 - ______________________________ 3 - ______________________________ 4 - ______________________________ 5 - ______________________________

2. Sastavite električni krug koji se sastoji od izvora struje, modela elektromotora, ključa, povezujući sve u seriju. Nacrtajte strujnu shemu.

3. Dovedite motor u rotaciju. Ako motor ne radi, pronađite uzrok i popravite ga. 4. Promijenite smjer struje u krugu. Promatrajte rotaciju pokretnog dijela elektromotora. 5. Donesite zaključak.

Literatura: 1. Fizika. 8. razred: udžbenik. za opće obrazovanje. institucije / A.V. Peryshkin.-4. izd., revidirano-M.: Drofa, 2008.2. Fizika. 8. razred: udžbenik. Za opće obrazovanje. institucije / N.S. Purysheva, N.E. Vazheevskaya.-2. izd., stereotip.-M.: Bustard, 2008. 3. Laboratorijski i kontrolni zadaci iz fizike: Bilježnica za učenike 8. razreda.-Saratov: Licej, 2009. 4. Bilježnica za laboratorijske radove. Sarakhman I. D. MOU Srednja škola br. 8, Mozdok, Sjeverna Osetija-Alanija. 5. Laboratorijski rad u školi i kod kuće: mehanika / V.F. Shilov.-M.: Obrazovanje, 2007. 6. Zbirka zadataka iz fizike. 7-9 razredi: vodič za općeobrazovne učenike. institucije / V.I. Lukashik, E.V. Ivanov, 24. izd. - M.: Obrazovanje, 2010.

Pregled:

Laboratorijski rad br.11

(na modelu)

Cilj

Uređaji i materijali

Napredak.

Laboratorijski rad br.11

Studija istosmjernog elektromotora

(na modelu)

Cilj : upoznati model istosmjernog motora s njegovom strukturom i radom.

Uređaji i materijali: model motora, laboratorijsko napajanje, ključ, spojne žice.

Sigurnosna pravila.

Na stolu ne bi trebalo biti stranih predmeta. Pažnja! Struja! Izolacija vodiča mora biti netaknuta. Ne uključujte strujni krug bez dopuštenja učitelja. Ne dirajte rukama rotirajuće dijelove elektromotora.

Vježbajte zadatke i pitanja

1. Na kojoj se fizičkoj pojavi temelji djelovanje elektromotora?

2. Koje su prednosti elektromotora u odnosu na termičke?

3. Gdje se koriste istosmjerni elektromotori?

Napredak.

1. Razmotrimo model elektromotora. Označite na slici 1 njegove glavne dijelove.

2. Sastavite električni krug koji se sastoji od izvora struje, modela elektromotora, ključa, povezujući sve u seriju. Nacrtajte strujnu shemu.

Sl. 1

Donesite zaključak.

3. Dovedite motor u rotaciju. Ako motor ne radi, pronađite uzrok i popravite ga.

4. Promijenite smjer struje u krugu. Promatrajte rotaciju pokretnog dijela elektromotora.

Sl. 1

Elektromotori su uređaji u kojima se električna energija pretvara u mehaničku energiju. Princip njihova djelovanja temelji se na fenomenu elektromagnetske indukcije.

Međutim, metode interakcije magnetskih polja zbog kojih se rotor motora okreće značajno se razlikuju ovisno o vrsti napona napajanja - AC ili DC.

Princip rada istosmjernog motora temelji se na učinku odbijanja sličnih polova trajnih magneta i privlačenja različitih polova. Prioritet njegovog izuma pripada ruskom inženjeru B.S. Jacobiju. Prvi industrijski model istosmjernog motora nastao je 1838. godine. Od tada njegov dizajn nije doživio temeljne promjene.

U istosmjernim motorima male snage jedan od magneta je fizički prisutan. Fiksira se izravno na tijelo stroja. Drugi se stvara u namotu armature nakon spajanja istosmjernog izvora na njega. Za to se koristi poseban uređaj - sklop kolektor-četka. Sam kolektor je vodljivi prsten pričvršćen na osovinu motora. Na njega su spojeni krajevi namota armature.

Da bi nastao zakretni moment, potrebno je kontinuirano mijenjati polove trajnog magneta armature. To bi se trebalo dogoditi u trenutku kada pol prijeđe takozvanu magnetsku neutralnu. Strukturno, ovaj se problem rješava podjelom kolektorskog prstena na sektore odvojene dielektričnim pločama. Krajevi namota armature spojeni su na njih naizmjenično.

Za spajanje kolektora na opskrbnu mrežu koriste se takozvane četke - grafitne šipke visoke električne vodljivosti i niskog koeficijenta trenja klizanja.

Namoti armature nisu spojeni na opskrbnu mrežu, već su spojeni na startni reostat pomoću sklopa kolektor-četka. Proces uključivanja takvog motora sastoji se od spajanja na mrežu i postupnog smanjenja aktivnog otpora u krugu armature na nulu. Elektromotor se uključuje glatko i bez preopterećenja.

Značajke uporabe asinkronih motora u jednofaznom krugu

Unatoč činjenici da se rotacijsko magnetsko polje statora najlakše dobiva iz trofaznog napona, princip rada asinkronog elektromotora omogućuje mu rad iz jednofazne, kućanske mreže, ako se učine neke promjene u njihov dizajn.

Za to, stator mora imati dva namota, od kojih je jedan "početni". Struja u njemu se pomiče u fazi za 90 ° zbog uključivanja reaktivnog opterećenja u krug. Najčešće za ovo

Gotovo potpuna sinkronizacija magnetskih polja omogućuje motoru da pokupi brzinu čak i uz značajna opterećenja na osovini, što je potrebno za rad bušilica, bušilica, usisavača, "brusilica" ili strojeva za poliranje.

Ako je podesivi motor uključen u krug napajanja takvog motora, tada se frekvencija njegove rotacije može glatko mijenjati. Ali smjer, kada se napaja iz kruga izmjenične struje, nikada se ne može promijeniti.

Takvi elektromotori su sposobni razviti vrlo velike brzine, kompaktni su i imaju veliki zakretni moment. Međutim, prisutnost sklopa kolektor-četka smanjuje njihov vijek trajanja - grafitne se četke prilično brzo troše pri velikim brzinama, osobito ako je kolektor mehanički oštećen.

Električni motori imaju najveću učinkovitost (preko 80%) od svih uređaja koje je napravio čovjek. Njihov izum s kraja 19. stoljeća može se smatrati kvalitativnim civilizacijskim skokom, jer bez njih je nemoguće zamisliti život modernog društva utemeljenog na visokim tehnologijama, a nešto učinkovitije još nije izmišljeno.