Lucrare de laborator numarul 9 studiul motorului electric. Înțelegem principiile de funcționare a motoarelor electrice: avantajele și dezavantajele diferitelor tipuri. Principiul sincron de funcționare a motorului electric pe video
Locul lecției în programul de lucru: Lecția 55, una dintre lecțiile temei „Fenomene electromagnetice”.
Scopul lecției: Explicați structura și principiul de funcționare a unui motor electric.
Sarcini:
să studieze motorul electric, folosind o metodă practică - efectuarea lucrărilor de laborator.
să învețe să aplice cunoștințele dobândite în situații non-standard pentru a rezolva probleme;
pentru a dezvolta gândirea elevilor, continuați să lucrați la operațiile mentale de analiză, comparare și sinteză.
pentru a continua formarea interesului cognitiv al elevilor.
Scopul metodologic: aplicarea tehnologiilor de salvare a sănătății în lecțiile de fizică.
Forme de lucru și activități în cadrul lecției: testarea cunoștințelor, ținând cont de caracteristicile individuale ale elevilor; munca de laborator se desfășoară în microgrupe (în perechi), reactualizarea cunoștințelor elevilor într-un mod ludic; explicarea unui material nou sub forma unei conversații cu un experiment demonstrativ, stabilirea de obiective și reflecție.
În timpul orelor
1) Verificarea temelor.
Munca independentă (multinivel) se desfășoară în primele 7 minute ale lecției.
1 nivel.
al 2-lea nivel.
Nivelul 3.
2). Învățarea de materiale noi. (15 minute).
Profesorul spune tema lecției, elevii formează scopul.
Actualizare de cunoștințe. Joc de da și nu
Profesorul citește fraza, dacă elevii sunt de acord cu afirmația, se ridică, dacă nu, stau.
Câmpul magnetic este format din magneți permanenți sau curent electric.
Nu există sarcini magnetice în natură.
Polul sud al acului magnetic indică polul sud geografic al Pământului.
Un electromagnet este o bobină cu un miez de fier în interior.
Liniile câmpului magnetic sunt direcționate de la stânga la dreapta.
Liniile de-a lungul cărora sunt instalate acele magnetice într-un câmp magnetic se numesc linii magnetice.
Plan de prezentare.
Acțiunea unui câmp magnetic asupra unui conductor care poartă curent.
Dependența direcției de mișcare a conductorului de direcția curentului în acesta și de locația polilor magnetului.
Dispozitivul și funcționarea celui mai simplu motor electric de colector.
Mișcarea unui conductor și a unui cadru cu curent într-un câmp magnetic.
Dispozitivul și principiul de funcționare al motorului de curent continuu.
Briefing de siguranță.
Lucrarea se realizează conform descrierii din manualul p.176.
4.Etapa finală a lecției.
Sarcină. Două fascicule de electroni se resping și două fire paralele care transportă curent în aceeași direcție se atrag. De ce? Este posibil să se creeze condiții în care acești conductori să se respingă și ei?
Reflecţie.
Ce ai invatat? Aceste cunoștințe sunt necesare în viața de zi cu zi?
Întrebări:
Ce determină viteza de rotație a rotorului într-un motor electric?
Ce este un motor electric?
P . 61, faceți un puzzle de cuvinte încrucișate pe tema „fenomene electromagnetice.
Apendice.
1 nivel.
1. Cum interacționează polii opuși și asemănători ai magneților?
2. Este posibil să tăiați un magnet astfel încât unul dintre magneții rezultați să aibă doar polul nord, iar celălalt doar sudul?
al 2-lea nivel.
De ce carcasa busolei este făcută din cupru, aluminiu, plastic și alte materiale, dar nu din fier?
De ce șinele și benzile de oțel aflate într-un depozit se dovedesc a fi magnetizate după un timp?
Nivelul 3.
1. Desenați câmpul magnetic al unui magnet de potcoavă și indicați direcția liniilor de forță.
2. Doi pini sunt atrași la polul sudic al unui magnet. De ce le resping capetele libere?
1 nivel.
1. Cum interacționează polii opuși și asemănători ai magneților?
2. Este posibil să tăiați un magnet astfel încât unul dintre magneții rezultați să aibă doar polul nord, iar celălalt doar sudul?
al 2-lea nivel.
De ce carcasa busolei este făcută din cupru, aluminiu, plastic și alte materiale, dar nu din fier?
De ce șinele și benzile de oțel aflate într-un depozit se dovedesc a fi magnetizate după un timp?
Nivelul 3.
1. Desenați câmpul magnetic al unui magnet de potcoavă și indicați direcția liniilor de forță.
2. Doi pini sunt atrași la polul sudic al unui magnet. De ce le resping capetele libere?
MKOU „Școala secundară Allakskaya”
O lecție deschisă de fizică în clasa a 8-a pe tema " Acțiunea unui câmp magnetic asupra unui conductor care poartă curent. Motor electric. Lucrare de laborator nr 9 „Studiul unui motor electric de constantă actual".
Pregătit și ținut de: profesor de categoria I Taranușenko Elizaveta Alexandrovna.
1. Scopul lucrării: Pentru a studia caracteristicile pornirii, caracteristicile mecanice și modalitățile de control al vitezei unui motor de curent continuu cu excitație mixtă.
Adania.
2.1. pentru munca independenta:
Pentru a studia caracteristicile de proiectare, circuite pentru pornirea motoarelor de curent continuu;
Să studieze metoda de obținere a caracteristicilor mecanice ale unui motor de curent continuu;
Familiarizați-vă cu caracteristicile de pornire și control al vitezei unui motor de curent continuu;
Desenați scheme schematice pentru măsurarea rezistenței circuitului armăturii și a înfășurărilor de câmp (Fig. 6.4) și testarea motorului (Fig. 6.2);
Folosind fig. 6.2 și 6.3 întocmește o schemă electrică;
Desenați formele tabelelor 6.1 ... 6.4;
Pregătiți răspunsuri orale la întrebările de control.
2.2. a lucra in laborator:
Familiarizați-vă cu configurația laboratorului;
Înregistrați în tabelul 6.1. datele pașaportului motorului;
Măsurați rezistența circuitului armăturii și a înfășurărilor de câmp. Înregistrați datele în tabelul 6.1;
Asamblați circuitul și efectuați un studiu al motorului, notați datele în tabelele 6.2, 6.3, 6.4;
Construiți o caracteristică mecanică naturală n=f(M) și caracteristicile de viteză n=f(I B) și n=f(U);
Trageți concluzii din rezultatele studiului.
Informatii generale.
Motoarele de curent continuu, spre deosebire de motoarele de curent alternativ (în primul rând cele asincrone), au un raport mare de cuplu de pornire și o capacitate de suprasarcină și oferă un control fără probleme al vitezei mașinii de lucru. Prin urmare, ele sunt utilizate pentru a conduce mașini și mecanisme cu condiții dificile de pornire (de exemplu, ca demaroare în motoarele cu ardere internă), precum și, dacă este necesar, pentru a controla viteza de rotație pe o gamă largă (mecanisme de alimentare a mașinii-unelte, standuri de frână, vehicule electrificate).
Din punct de vedere structural, motorul este format dintr-o unitate fixă (inductor) și o unitate rotativă (armatură). Înfășurările de excitare sunt situate pe circuitul magnetic al inductorului. Există două dintre ele într-un motor cu excitație mixtă: paralel cu pinii Sh 1 și Sh2 și în serie cu pinii C1 și C2 (Fig. 6.2). Rezistența înfășurării paralele R ovsh este, în funcție de puterea motorului, de la câteva zeci la sute de ohmi. Este realizat cu un fir de secțiune transversală mică cu un număr mare de spire. Înfășurarea în serie are o rezistență R obc scăzută (de obicei de la câțiva ohmi la fracțiuni de ohm), deoarece constă dintr-un număr mic de spire de sârmă de secțiune transversală mare. Inductorul servește la crearea unui flux de excitație magnetică atunci când înfășurările sale sunt alimentate de curent continuu.
Înfășurarea armăturii este plasată în canelurile circuitului magnetic și adusă la colector. Cu ajutorul periilor, concluziile sale I I și I 2 sunt conectate la o sursă de curent continuu. Rezistența înfășurării armăturii R I este mică (Ohmi sau fracțiuni de Ohm).
Cuplul M al unui motor de curent continuu este creat prin interacțiunea curentului de armătură Ia cu fluxul magnetic de excitație Ф:
M \u003d K × Ia × F, (6.1)
unde K este un coeficient constant în funcție de proiectarea motorului.
Când armătura se rotește, înfășurarea ei traversează fluxul magnetic de excitație și în ea este indus un EMF E, proporțional cu frecvența de rotație n:
E \u003d C × n × F, (6.2)
unde C este un factor constant în funcție de proiectarea motorului.
Curentul armăturii:
I I \u003d (U - E) / (R I + R OBC) \u003d (U - C × n × F) / (R I + R OBC), (6.3)
Rezolvând împreună expresiile 6.1 și 6.3 cu privire la n, se găsesc o expresie analitică pentru caracteristicile mecanice ale motorului n = F (M). Reprezentarea sa grafică este prezentată în Figura 6.1.
Orez. 6.1. Caracteristicile mecanice ale unui motor de curent continuu cu excitație mixtă
Punctul A corespunde motorului la ralanti cu viteza de rotație n o. Odată cu creșterea sarcinii mecanice, viteza de rotație scade, iar cuplul crește, atingând valoarea nominală M H în punctul B. În secțiunea BC, motorul funcționează cu suprasarcină. Curentul Ia depășește valoarea nominală, ceea ce duce la încălzirea rapidă a înfășurărilor de armătură și a OBC, iar scânteia pe colector crește. Momentul maxim M max (punctul C) este limitat de condițiile de funcționare ale colectorului și de rezistența mecanică a motorului.
Continuând caracteristica mecanică până când se intersectează în punctul D" cu axa cuplului, am obține valoarea cuplului de pornire atunci când motorul este conectat direct la rețea. EMF E este zero și curentul în circuitul de armătură, în conformitate cu formula 6.3, crește brusc.
Pentru a reduce curentul de pornire, la circuitul armăturii este conectat în serie un reostat de pornire Rx (Fig. 6.2) cu rezistență:
Rx = U H / (1,3...2,5) ×I Ya.N. - (R I - R obc), (6,4)
unde U h - tensiunea nominală a rețelei;
Eu Ya.N. - curent nominal de armătură.
Reducerea curentului de armatură la (1,3...2,5)×I Ya.N. asigură un cuplu inițial de pornire suficient Mn (punctul D). Pe măsură ce motorul accelerează, rezistența Rx este redusă la zero, menținând o valoare aproximativ constantă a Mp (secțiunea SD).
Reostatul R B din circuitul înfășurării de excitație paralelă (Fig. 6.2) vă permite să reglați mărimea fluxului magnetic Ф (formula 6.1). Înainte de a porni motorul, acesta este complet îndepărtat pentru a obține cuplul de pornire necesar la un curent minim de armătură.
Folosind formula 6.3, determinăm turația motorului
n = (U - I I (R I + R obc + Rx)) / (С Ф), (6,5)
în care R I, R obc și C sunt constante, iar U, I I și F pot fi modificate. De aici urmează trei moduri posibile de a controla turația motorului:
Modificarea mărimii tensiunii de intrare;
Prin modificarea valorii curentului de armătură cu ajutorul reostatului de reglare Rx, care, spre deosebire de cel de pornire, este calculat pentru funcționare continuă;
Prin modificarea mărimii fluxului magnetic de excitație F, care este proporțional cu curentul din înfășurările OVSH și OVSS. Într-o înfășurare paralelă, se poate regla cu un reostat R b. Rezistența R b se ia în funcție de limitele de reglare a vitezei necesare R B =(2...5) R obsh.
Plăcuța de identificare a motorului indică viteza nominală, care corespunde puterii nominale de pe arborele motorului la tensiunea nominală de rețea și rezistențele de ieșire ale reostatelor R X și R B .
Laboratorul #9
Subiect. Studiul motorului de curent continuu.
Obiectiv: să studieze dispozitivul și principiul de funcționare al motorului electric.
Echipament: model motor electric, sursa de curent, reostat, cheie, ampermetru, fire de conectare, desene, prezentare.
SARCINI:
1 . Studiați dispozitivul și principiul de funcționare al motorului electric, folosind o prezentare, desene și un model.
2 . Conectați motorul la o sursă de alimentare și observați funcționarea acestuia. Dacă motorul nu funcționează, găsiți cauza, încercați să remediați problema.
3 . Indicați cele două elemente principale din dispozitivul motorului electric.
4 . Pe ce fenomen fizic se bazează acțiunea unui motor electric?
5 . Schimbați sensul de rotație al armăturii. Scrieți ce trebuie făcut.
6. Asamblați circuitul electric conectând în serie un motor electric, un reostat, o sursă de curent, un ampermetru și o cheie. Schimbați curentul și observați funcționarea motorului electric. Se modifică viteza de rotație a armăturii? Notați concluzia despre dependența forței care acționează pe partea câmpului magnetic asupra bobinei, de puterea curentului din bobină.
7 . Motoarele electrice pot avea orice putere, deoarece:
A) puteți modifica puterea curentului în înfășurarea armăturii;
B) puteți modifica câmpul magnetic al inductorului.
Specificați răspunsul corect:
1) numai A este adevărat; 2) numai B este adevărat; 3) atât A cât și B sunt adevărate; 4) atât A cât și B sunt greșite.
8 . Enumerați avantajele unui motor electric față de un motor termic.
Pentru a utiliza previzualizarea prezentărilor, creați un cont Google (cont) și conectați-vă: https://accounts.google.com
Subtitrările diapozitivelor:
În figuri, determinați direcția forței Ampere, direcția curentului în conductor, direcția liniilor câmpului magnetic, polii magnetului. N S F = 0 Recall.
Lucrare de laborator Nr. 11 Studiul unui motor electric de curent continuu (pe model). Scopul lucrării: să se familiarizeze cu modelul unui motor electric de curent continuu cu dispozitivul și funcționarea acestuia. Dispozitive si materiale: model de motor electric, alimentare de laborator, cheie, fire de conectare.
Norme de siguranță. Nu ar trebui să existe obiecte străine pe masă. Atenţie! Electricitate! Izolarea conductorilor nu trebuie ruptă. Nu porniți circuitul fără permisiunea profesorului. Nu atingeți părțile rotative ale motorului cu mâinile. Părul lung trebuie îndepărtat astfel încât să nu se prindă în părțile rotative ale motorului. După finalizarea lucrării, puneți în ordine locul de muncă, deschideți circuitul și dezasamblați-l.
Ordinea lucrării. 1. Luați în considerare modelul motorului electric. Indicați în figura 1 părțile sale principale. 1 2 3 Fig.1 4 5 1 - ______________________________ 2 - ______________________________ 3 - ______________________________ 4 - ______________________________ 5 - ______________________________
2. Asamblați un circuit electric format dintr-o sursă de curent, un model de motor electric, o cheie, conectând totul în serie. Desenați o schemă de circuit.
3. Porniți motorul. Dacă motorul nu pornește, găsiți cauzele și eliminați-le. 4. Schimbați direcția curentului în circuit. Observați rotația părții mobile a motorului electric. 5. Faceți o concluzie.
Literatură: 1 . Fizică. Clasa a 8-a: studii. pentru invatamantul general instituții / A.V. Peryshkin.- ed. a IV-a, revizuită.- M.: Drofa, 2008. 2 . Fizică. Clasa a 8-a: studii. Pentru invatamantul general instituții / N.S. Purysheva, N.E. Vazheevskaya.-ed. a II-a, stereotip.-M.: Bustard, 2008 3 . Lucrări de laborator și sarcini de control în fizică: Caiet pentru elevii clasei a VIII-a.- Saratov: Liceu, 2009. 4. Caiet pentru lucrări de laborator. Sarakhman I.D. MOU școala secundară Nr. 8 din Mozdok, Republica Osetia de Nord-Alania. 5. Lucrări de laborator la școală și acasă: mecanică / V.F. Shilov.-M.: Educație, 2007. 6. Culegere de probleme de fizică. Clasele 7-9: un ghid pentru elevii din învățământul general. instituții / V.I. Lukashik, E.V. Ivanova.-ed. 24-M.: Iluminismul, 2010.
Previzualizare:
Laboratorul #11
(pe model)
Obiectiv
Dispozitive și materiale
Proces de lucru.
Laboratorul #11
Studiul motorului electric de curent continuu
(pe model)
Obiectiv : familiarizați-vă cu modelul unui motor electric de curent continuu cu dispozitivul și funcționarea acestuia.
Dispozitive și materiale: model motor electric, alimentare laborator, cheie, fire de conectare.
Norme de siguranță.
Nu ar trebui să existe obiecte străine pe masă. Atenţie! Electricitate! Izolarea conductorilor nu trebuie ruptă. Nu porniți circuitul fără permisiunea profesorului. Nu atingeți părțile rotative ale motorului cu mâinile.
Sarcini de instruire și întrebări
1. Pe ce fenomen fizic se bazează acțiunea unui motor electric?
2. Care sunt avantajele motoarelor electrice fata de cele termice?
3. Unde se folosesc motoarele electrice de curent continuu?
Proces de lucru.
1. Luați în considerare modelul motorului electric. Indicați în figura 1 părțile sale principale.
2. Asamblați un circuit electric format dintr-o sursă de curent, un model de motor electric, o cheie, conectând totul în serie. Desenați o schemă de circuit.
Fig.1
Faceți o concluzie.
3. Porniți motorul. Dacă motorul nu pornește, găsiți cauzele și eliminați-le.
4. Schimbați direcția curentului în circuit. Observați rotația părții mobile a motorului electric.
Fig.1
Motoarele electrice sunt dispozitive care transformă energia electrică în energie mecanică. Principiul funcționării lor se bazează pe fenomenul inducției electromagnetice.
Cu toate acestea, metodele de interacțiune a câmpurilor magnetice care fac rotorul motorului să se rotească diferă semnificativ în funcție de tipul de tensiune de alimentare - AC sau DC.
Principiul de funcționare al unui motor electric de curent continuu se bazează pe efectul de respingere a acelorași poli ai magneților permanenți și de atracție a celor opuși. Prioritatea invenției sale îi aparține inginerului rus B. S. Jacobi. Primul model industrial de motor de curent continuu a fost creat în 1838. De atunci, designul său nu a suferit modificări majore.
În motoarele de curent continuu de putere mică, unul dintre magneți este prezent fizic. Este atașat direct de corpul mașinii. Al doilea este creat în înfășurarea armăturii după ce o sursă de curent continuu este conectată la el. Pentru aceasta, se folosește un dispozitiv special - un ansamblu colector-perie. Colectorul în sine este un inel conductor atașat la arborele motorului. Capetele înfășurării armăturii sunt conectate la acesta.
Pentru ca un cuplu să apară, este necesar să se schimbe continuu polii magnetului permanent al armăturii. Acest lucru ar trebui să se întâmple în momentul în care polul traversează așa-numitul neutru magnetic. Din punct de vedere structural, această problemă este rezolvată prin împărțirea inelului colector în sectoare separate prin plăci dielectrice. Capetele înfășurărilor armăturii sunt conectate la ele pe rând.
Pentru a conecta colectorul la rețea, se folosesc așa-numitele perii - tije de grafit cu conductivitate electrică ridicată și un coeficient scăzut de frecare de alunecare.Înfășurările armăturii nu sunt conectate la rețea, ci sunt conectate la reostatul de pornire prin intermediul unui ansamblu colector-perie. Procesul de pornire a unui astfel de motor constă în conectarea la rețea și reducerea treptată a rezistenței active în circuitul armăturii la zero. Motorul electric pornește lin și fără suprasarcini.
Caracteristici ale utilizării motoarelor asincrone într-un circuit monofazat
În ciuda faptului că câmpul magnetic rotativ al statorului este cel mai ușor de obținut dintr-o tensiune trifazată, principiul de funcționare al unui motor electric asincron îi permite să funcționeze dintr-o rețea de uz casnic monofazat, dacă se fac unele modificări la proiectarea lor.
Pentru a face acest lucru, statorul trebuie să aibă două înfășurări, dintre care una este „pornirea”. Curentul din acesta este decalat în fază cu 90 ° datorită includerii unei sarcini reactive în circuit. Cel mai adesea pentru asta
Sincronismul aproape complet al câmpurilor magnetice permite motorului să capete avânt chiar și cu sarcini semnificative pe arbore, ceea ce este necesar pentru funcționarea burghiilor, ciocanelor rotative, aspiratoarelor, polizoarelor sau lustruitorilor.
Dacă în circuitul de alimentare al unui astfel de motor este inclus unul reglabil, atunci viteza de rotație a acestuia poate fi schimbată fără probleme. Dar direcția, atunci când este alimentată de un circuit de curent alternativ, nu poate fi niciodată schimbată.
Astfel de motoare electrice sunt capabile să dezvolte viteze foarte mari, sunt compacte și au un cuplu mare. Cu toate acestea, prezența unui ansamblu colector-perie reduce resursa motorului acestora - periile de grafit se uzează destul de repede la viteze mari, mai ales dacă colectorul are deteriorări mecanice.Motoarele electrice au cel mai mare randament (mai mult de 80%) dintre toate dispozitivele create de om. Invenția lor de la sfârșitul secolului al XIX-lea poate fi considerată un salt calitativ în civilizație, deoarece fără ele este imposibil să ne imaginăm viața unei societăți moderne bazate pe tehnologii înalte și nu s-a inventat încă nimic mai eficient.
Principiul sincron de funcționare a motorului electric pe video