Тұрақты ток электр қозғалтқышын зерттеу зертханалық жұмыс. Біз электр қозғалтқыштарының жұмыс істеу принциптерін түсінеміз: әртүрлі типтердің артықшылықтары мен кемшіліктері

Кез келген электр қозғалтқышы, әдетте, айналмалы қозғалысқа айналатын оған қолданылатын электр энергиясын тұтыну есебінен механикалық жұмыстарды орындауға арналған. Технологияда жұмыс органының трансляциялық қозғалысын бірден жасайтын модельдер бар. Олар сызықты қозғалтқыштар деп аталады.

Өнеркәсіптік қондырғыларда электр қозғалтқыштары технологиялық өндіріс процесіне қатысатын әртүрлі машиналар мен механикалық құрылғыларды басқарады.

Тұрмыстық техниканың ішінде электр қозғалтқыштары кір жуғыш машиналарды, шаңсорғыштарды, компьютерлерді, фендерді, балалар ойыншықтарын, сағаттарды және басқа да көптеген құрылғыларды қуаттайды.

Негізгі физикалық процестер және жұмыс принципі

Ішінде қозғалатын, электр тогы деп аталатын электр зарядтарына әрқашан магниттік күш сызықтарының бағытына перпендикуляр орналасқан жазықтықта бағытын өзгертуге бейім механикалық күш әсер етеді. Электр тогы металл өткізгіш немесе одан жасалған катушка арқылы өткенде, бұл күш әрбір ток өткізгішті және тұтастай алғанда бүкіл орамды жылжытуға / айналдыруға бейім.

Төмендегі суретте ток өтетін металл жақтау көрсетілген. Оған қолданылған магнит өрісі раманың әрбір тармағына F күшін тудырады, бұл айналмалы қозғалысты тудырады.

Электрлік және магниттік энергияның өзара әрекеттесуінің тұйық тоқ тізбегінде электр қозғаушы күшін құруға негізделген бұл қасиеті кез келген электр қозғалтқышын іске қосады. Оның дизайны мыналарды қамтиды:

электр тогы өтетін орама. Ол үйкеліс күштерінің қарсы әсерін азайту үшін арнайы өзек-зәкірге орналастырылады және айналмалы мойынтіректерде бекітіледі. Бұл дизайн ротор деп аталады;

күш сызықтарымен ротор орамаларының бұрылыстары арқылы өтетін электр зарядтарын өткізетін магнит өрісін тудыратын статор;

статорға арналған корпус. Корпустың ішінде арнайы қону розеткалары жасалады, олардың ішінде ротор мойынтіректерінің сыртқы торлары орнатылады.

Жеңілдетілген, ең қарапайым электр қозғалтқышының дизайнын келесі пішіндегі суретпен ұсынуға болады.

Ротор айналу кезінде айналу моменті пайда болады, оның қуаты құрылғының жалпы конструкциясына, қолданылатын электр энергиясының шамасына және түрлендірулер кезіндегі шығындарға байланысты.

Қозғалтқыштың максималды мүмкін моментінің мәні әрқашан оған қолданылатын электр энергиясынан аз. Ол тиімділік коэффициентінің мәнімен сипатталады.

Электр қозғалтқыштарының түрлері

Орамдар арқылы өтетін токтың түріне қарай олар тұрақты немесе айнымалы ток қозғалтқыштары болып бөлінеді. Осы екі топтың әрқайсысында әртүрлі технологиялық процестерді қолданатын көптеген модификациялар бар.

Тұрақты ток қозғалтқыштары

Олар тұрақты бекітілген немесе қоздыру орамдары бар арнайы электромагниттермен жасалған статор магнит өрісіне ие. Арматура орамасы мойынтіректерде бекітілген және өз осінің айналасында еркін айнала алатын білікке қатты орнатылған.

Мұндай қозғалтқыштың негізгі құрылғысы суретте көрсетілген.

Ферромагниттік материалдардан жасалған якорьдің өзегінде тізбектей жалғанған екі бөліктен тұратын орам бар, олар бір ұшында өткізгіш коллекторлық пластиналарға жалғанған, ал екінші ұшы бір-бірімен коммутацияланған. Екі графит щеткалары арматураның диаметральді қарама-қарсы ұштарында орналасқан және коллекторлық пластиналардың жанасу алаңдарына басылған.

Тұрақты ток көзінің оң әлеуеті үлгінің төменгі щеткасына, ал үстіңгі щеткаға теріс беріледі. Орам арқылы өтетін токтың бағыты нүктелі қызыл көрсеткі арқылы көрсетіледі.

Ток якорьдің төменгі сол жақ бөлігінде солтүстік полюстің магнит өрісін, ал жоғарғы оң жақта оңтүстік полюсті тудырады (гимлет ережесі). Бұл ротор полюстерінің бір аттас стационарлық полюстерден итерілуіне және статордағы қарама-қарсы полюстерге тартылуына әкеледі. Қолданылатын күштің нәтижесінде айналмалы қозғалыс пайда болады, оның бағыты қоңыр көрсеткі арқылы көрсетіледі.

Арматураның одан әрі айналуымен, инерция бойынша полюстер басқа коллекторлық тақталарға өтеді. Олардағы токтың бағыты керісінше. Ротор одан әрі айналуды жалғастырады.

Мұндай коллекторлық құрылғының қарапайым дизайны электр энергиясының үлкен жоғалуына әкеледі. Мұндай қозғалтқыштар қарапайым дизайндағы құрылғыларда немесе балаларға арналған ойыншықтарда жұмыс істейді.

Өндіріс процесіне қатысатын тұрақты ток қозғалтқыштары күрделі дизайнға ие:

орама екіге емес, көп бөліктерге бөлінеді;

әрбір орама бөлімі өз полюсіне орнатылады;

коллекторлық құрылғы орама секцияларының санына сәйкес белгілі бір байланыс төсемдерімен жасалады.

Осының нәтижесінде әрбір полюстің контакт тақталары арқылы щеткаларға және ток көзіне тегіс қосылуы жасалады және қуат жоғалуы азаяды.

Мұндай якорьдің құрылғысы суретте көрсетілген.

Тұрақты ток электр қозғалтқыштарымен ротордың айналу бағытын өзгертуге болады. Ол үшін көздегі полярлықты өзгерту арқылы орамдағы токтың қозғалысын керісінше өзгерту жеткілікті.

Айнымалы ток қозғалтқыштары

Олардың алдыңғы конструкциялардан айырмашылығы, олардың орамында ағып жатқан электр тогы оның бағытын (белгісін) мезгіл-мезгіл өзгерту арқылы сипатталады. Оларды қуаттандыру үшін кернеу таңбалы айнымалы мәні бар генераторлардан беріледі.

Мұндай қозғалтқыштардың статоры магниттік тізбек арқылы жасалады. Ол рамалық (орам) конфигурациясымен орама бұрылыстары орналастырылған ойықтары бар ферромагниттік пластиналардан жасалған.

Синхронды қозғалтқыштар

Төмендегі суретте көрсетілген бір фазалы айнымалы ток қозғалтқышының жұмыс принципіротор мен статордың электромагниттік өрістерінің синхронды айналуымен.

Статордың магниттік тізбегінің ойықтарында, диаметрлі қарама-қарсы ұштарда, айнымалы ток өтетін жақтау түрінде схемалық түрде көрсетілген орама өткізгіштер орналастырылған.

Оның жарты толқынының оң бөлігінің өтуіне сәйкес келетін уақыт моменті үшін жағдайды қарастырыңыз.

Мойынтіректердің ұяшықтарында орнатылған тұрақты магниті бар ротор еркін айналады, онда солтүстік «N ауыз» және оңтүстік «S ауыз» полюстері айтылады. Статор орамасы арқылы токтың оң жарты толқыны өткенде, онда «S st» және «N st» полюстері бар магнит өрісі пайда болады.

Ротор мен статордың магнит өрістері арасында өзара әрекеттесу күштері пайда болады (аттас полюстер тебеді, ал қарама-қарсы полюстер тартылады), олар электр қозғалтқышының якорін ерікті күйден соңғы күйге айналдыруға бейім, бұл кезде қарама-қарсы полюстер бір-біріне мүмкіндігінше жақын.

Егер сол жағдайды қарастырсақ, бірақ рамалық өткізгіш арқылы токтың кері - теріс жарты толқыны өтетін уақыт сәтінде, онда якорьдің айналуы қарама-қарсы бағытта болады.

Статордағы ротордың үздіксіз қозғалысын қамтамасыз ету үшін бір жақтау орамасы емес, олардың әрқайсысы жеке ток көзінен қуат алатындай олардың белгілі бір саны жасалады.

Синхронды айналуы бар үш фазалы айнымалы ток қозғалтқышының жұмыс принципіротор мен статордың электромагниттік өрістері келесі суретте көрсетілген.

Бұл конструкцияда статордың магниттік тізбегінің ішіне бір-біріне 120 градус бұрышпен ығысқан үш орам A, B және C орнатылған. А орамасы сары түспен, В орамасы жасыл, ал С орамы қызыл түспен белгіленген. Әрбір орам алдыңғы жағдайдағыдай рамалармен жасалады.

Әрбір жағдайға арналған суретте ток «+» және «-» белгілерімен белгіленетін алға немесе кері бағытта тек бір орам арқылы өтеді.

А фазасындағы оң жарты толқынның алға бағытта өтуімен ротор өрісінің осі көлденең орын алады, себебі статордың магниттік полюстері осы жазықтықта қалыптасады және қозғалатын якорьді тартады. Ротордың қарама-қарсы полюстері статор полюстеріне жақындауға бейім.

Оң жарты толқын C фазасына өткенде, якорь сағат тілімен 60 градусқа айналады. В фазасына ток қолданылғаннан кейін якорьдің ұқсас айналуы орын алады. Келесі орамның келесі фазасындағы әрбір келесі ток ағыны роторды айналдырады.

Егер әрбір орамға 120 градус бұрыш бойымен ауысқан үш фазалы желінің кернеуі келтірілсе, онда оларда айнымалы токтар айналады, бұл якорьді босатады және оның қолданылатын электромагниттік өріспен синхронды айналуын жасайды.

Дәл осындай механикалық дизайн сәтті қолданылды үш фазалы қадамдық қозғалтқыш. Тек әрбір орамда басқарудың көмегімен тұрақты ток импульстері жоғарыда сипатталған алгоритм бойынша беріледі және жойылады.

Олардың ұшыруы айналмалы қозғалысты бастайды, ал белгілі бір уақытта тоқтату біліктің мөлшерленген айналуын және белгілі бір технологиялық операцияларды орындау үшін бағдарламаланған бұрышта тоқтауды қамтамасыз етеді.

Сипатталған үш фазалы жүйелердің екеуінде де якорьдің айналу бағытын өзгертуге болады. Мұны істеу үшін сізге «A» - «B» - «C» фазалық реттілігін екіншісіне өзгерту қажет, мысалы, «A» - «C» - «B».

Ротордың айналу жылдамдығы Т периодының ұзақтығымен реттеледі. Оның азаюы айналудың үдеуіне әкеледі. Фазадағы токтың амплитудасы орамның ішкі кедергісіне және оған берілген кернеудің мәніне байланысты. Ол электр қозғалтқышының айналу моменті мен қуатын анықтайды.

Асинхронды қозғалтқыштар

Бұл қозғалтқыш конструкцияларында бұрын қарастырылған бір фазалы және үш фазалы модельдердегідей орамалары бар статордың магниттік тізбегі бар. Олар өз атауын якорь мен статордың электромагниттік өрістерінің синхронды емес айналуына байланысты алды. Бұл ротордың конфигурациясын жақсарту арқылы жасалды.

Оның өзегі ойықтары бар болаттың электрлік маркаларының табақшаларынан жасалған. Оларға алюминий немесе мыс өткізгіштер орнатылады, олар арматураның ұштарында өткізгіш сақиналармен жабылады.

Статор орамдарына кернеу бергенде, электр қозғаушы күштің әсерінен ротор орамында электр тогы индукцияланады және якорьдің магнит өрісі пайда болады. Осы электромагниттік өрістер өзара әрекеттескенде қозғалтқыш білігінің айналуы басталады.

Бұл конструкциямен ротордың қозғалысы статорда айналмалы электромагниттік өріс пайда болғаннан кейін ғана мүмкін болады және ол онымен асинхронды жұмыс режимінде жалғасады.

Асинхронды қозғалтқыштардың конструкциясы қарапайым. Сондықтан олар арзанырақ және өнеркәсіптік қондырғылар мен тұрмыстық техникада кеңінен қолданылады.

Сызықтық қозғалтқыштар

Өнеркәсіптік механизмдердің көптеген жұмыс органдары бір жазықтықта кері немесе аударма қозғалысын орындайды, бұл металл өңдеу станоктарының, көліктердің жұмыс істеуі үшін қажет, қадаларды айдау кезінде балға соққылары ...

Бұндай жұмыс органын айналмалы электр қозғалтқышынан беріліс қораптары, шарикті бұрандалар, белдік жетектер және ұқсас механикалық құрылғылардың көмегімен жылжыту конструкцияны қиындатады. Бұл мәселенің заманауи техникалық шешімі сызықты электр қозғалтқышының жұмысы болып табылады.

Оның статоры мен роторы жолақтар түрінде ұзартылған және айналмалы электр қозғалтқыштарындағыдай сақиналарға бүктелмеген.

Жұмыс принципі – белгілі бір ұзындықтағы ашық магниттік тізбегі бар қозғалмайтын статордан электромагниттік энергияның берілуі есебінен жүгіргіш-роторға кері сызықты қозғалыс беру. Оның ішінде токты кезекпен қосу арқылы қозғалатын магнит өрісі пайда болады.

Ол коллектормен арматура орамасына әсер етеді. Мұндай қозғалтқышта пайда болатын күштер роторды бағыттаушы элементтердің бойымен тек сызықтық бағытта жылжытады.

Сызықтық қозғалтқыштар тұрақты немесе айнымалы токпен жұмыс істеуге арналған және синхронды немесе асинхронды режимде жұмыс істей алады.

Сызықтық қозғалтқыштардың кемшіліктері:

технологияның күрделілігі;

жоғары баға;

төмен энергия өнімділігі.

Презентацияларды алдын ала қарау мүмкіндігін пайдалану үшін Google есептік жазбасын (есептік жазбасын) жасап, жүйеге кіріңіз: https://accounts.google.com

Слайдтар тақырыбы:

Суреттерде Ампер күшінің бағытын, өткізгіштегі токтың бағытын, магнит өрісінің сызықтарының бағытын, магнит полюстерін анықтаңыз. N S F = 0 Еске түсіру.

Зертханалық жұмыс No11 Тұрақты ток электр қозғалтқышын зерттеу (үлгі бойынша). Жұмыстың мақсаты: тұрақты ток электр қозғалтқышының моделімен оның құрылғысымен және жұмысымен танысу. Құрылғылар мен материалдар: электр қозғалтқышының үлгісі, зертханалық қуат көзі, кілт, қосу сымдары.

Қауіпсіздік ережелері. Үстелде бөгде заттар болмауы керек. Назар аударыңыз! Электр тоғы! Өткізгіштердің оқшаулауы бұзылмауы керек. Мұғалімнің рұқсатынсыз тізбекті қоспаңыз. Қозғалтқыштың айналатын бөліктерін қолыңызбен ұстамаңыз. Ұзын шашты қозғалтқыштың айналмалы бөліктеріне түсіп қалмас үшін алып тастау керек. Жұмысты аяқтағаннан кейін жұмыс орнын ретке келтіріңіз, схеманы ашыңыз және оны бөлшектеңіз.

Жұмыс тәртібі. 1. Электр қозғалтқышының моделін қарастырайық. 1-суретте оның негізгі бөліктерін көрсетіңіз. 1 2 3 1-сурет 4 5 1 - ____________________________ 2 - ____________________________ 3 - ________________________________ 4 - ____________________________ 5 - ____________________________

2. Ток көзінен, электр қозғалтқышының үлгісінен, кілттен тұратын, барлығын тізбектей қосатын электр тізбегін құрастыру. Электр тізбегінің схемасын сызыңыз.

3. Моторды іске қосыңыз. Қозғалтқыш жұмыс істемесе, себептерін тауып, оларды жойыңыз. 4. Тізбектегі токтың бағытын өзгертіңіз. Электр қозғалтқышының қозғалатын бөлігінің айналуын қадағалаңыз. 5. Қорытынды жасаңыз.

Әдебиет: 1 . Физика. 8-сынып: оқу. жалпы білім беруге арналған мекемелер / А.В.Перышкин.- 4-бас., қайта қаралған.- М.: Дрофа, 2008. 2 . Физика. 8-сынып: оқу. Жалпы білім беруге арналған мекемелер / Н.С.Пурышева, Н.Е.Важеевская.-2-бас., стереотип.-М.: Бустард, 2008 ж. 3 . Физикадан зертханалық жұмыс және бақылау тапсырмалары: 8-сынып оқушыларына арналған дәптер.- Саратов: Лицей, 2009. 4. Зертханалық жұмысқа арналған дәптер. Сарахман И.Д. Моздок қаласының № 8 орта мектебі, Солтүстік Осетия-Алания Республикасы. 5. Мектептегі және үйдегі зертханалық жұмыстар: механика / В.Ф.Шилов.-М.: Білім, 2007. 6. Физикадан есептер жинағы. 7-9 сыныптар: жалпы білім беретін оқушыларға арналған нұсқаулық. мекемелер / В.И.Лукашик, Е.В. Иванова.-24-бас.-М.: Ағарту, 2010.

Алдын ала қарау:

Зертхана №11

(үлгі бойынша)

Жұмыс мақсаты

Құрылғылар мен материалдар

Прогресс.

Зертхана №11

Тұрақты ток электр қозғалтқышын зерттеу

(үлгі бойынша)

Жұмыс мақсаты : тұрақты ток электр қозғалтқышының құрылғысымен және жұмысымен танысу.

Құрылғылар мен материалдар: электр қозғалтқышының үлгісі, зертханалық қоректендіру көзі, кілт, қосу сымдары.

Қауіпсіздік ережелері.

Үстелде бөгде заттар болмауы керек. Назар аударыңыз! Электр тоғы! Өткізгіштердің оқшаулауы бұзылмауы керек. Мұғалімнің рұқсатынсыз тізбекті қоспаңыз. Қозғалтқыштың айналатын бөліктерін қолыңызбен ұстамаңыз.

Тренинг тапсырмалары мен сұрақтары

1. Электр қозғалтқышының әрекеті қандай физикалық құбылысқа негізделген?

2. Электр қозғалтқыштарының жылу қозғалтқыштарынан қандай артықшылығы бар?

3. Тұрақты ток электр қозғалтқыштары қайда қолданылады?

Прогресс.

1. Электр қозғалтқышының моделін қарастырайық. 1-суретте оның негізгі бөліктерін көрсетіңіз.

2. Ток көзінен, электр қозғалтқышының үлгісінен, кілттен тұратын, барлығын тізбектей қосатын электр тізбегін құрастыру. Электр тізбегінің схемасын сызыңыз.

1-сурет

Қорытынды жасаңыз.

3. Моторды іске қосыңыз. Қозғалтқыш жұмыс істемесе, себептерін тауып, оларды жойыңыз.

4. Тізбектегі токтың бағытын өзгертіңіз. Электр қозғалтқышының қозғалатын бөлігінің айналуын қадағалаңыз.

1-сурет

Зертханалық жұмыстар→ нөмір 10

Тұрақты ток электр қозғалтқышын зерттеу (үлгі бойынша).

Жұмыс мақсаты:Осы қозғалтқыш үлгісінде тұрақты ток электр қозғалтқышының негізгі бөліктерімен танысыңыз.

Бұл 8-сынып курсы үшін ең күрделі жұмыс болса керек. Қозғалтқыш моделін ток көзіне қосу, оның қалай жұмыс істейтінін көру және электр қозғалтқышының негізгі бөліктерінің (арматура, индуктор, щеткалар, жартылай сақиналар, орама, білік) атауларын есте сақтау жеткілікті.

Мұғалім сізге ұсынатын электр қозғалтқышы суретте көрсетілгенге ұқсас болуы мүмкін немесе оның түрі басқаша болуы мүмкін, өйткені мектеп электр қозғалтқыштарының көптеген нұсқалары бар. Бұл принципті маңызды емес, өйткені мұғалім егжей-тегжейлі айтып береді және модельді қалай өңдеу керектігін көрсетеді.

Біз дұрыс қосылған электр қозғалтқышы жұмыс істемейтін негізгі себептерді тізімдейміз. Ашық контур, щеткалар мен жартылай сақиналар арасындағы байланыстың болмауы, якорь орамасының зақымдалуы. Алғашқы екі жағдайда сіз өз бетіңізше күресуге қабілетті болсаңыз, үзіліс болған жағдайда мұғалімге хабарласу керек. Қозғалтқышты қосар алдында оның арматурасы еркін айнала алатынына және оған ештеңе кедергі келтірмейтініне көз жеткізіңіз, әйтпесе қосылған кезде электр қозғалтқышы өзіне тән дыбыс шығарады, бірақ айналмайды.

тұрақты ток қозғалтқышының құрылғысын, жұмыс істеу принципін, сипаттамаларын оқу;

тұрақты ток электр қозғалтқышын іске қосу, пайдалану және тоқтату бойынша практикалық дағдыларды меңгеру;

тұрақты ток қозғалтқышының сипаттамалары туралы теориялық ақпаратты эксперименталды түрде зерттеу.

Негізгі теориялық ережелер

Тұрақты ток электр қозғалтқышы - бұл электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіруге арналған электр машинасы.

Тұрақты ток қозғалтқышының құрылғысы тұрақты ток генераторынан еш айырмашылығы жоқ. Бұл жағдай тұрақты ток электр машиналарын қайтымды етеді, яғни оларды генераторлық режимде де, қозғалтқыш режимінде де пайдалануға мүмкіндік береді. Құрылымдық тұрғыда тұрақты ток қозғалтқышының қозғалмайтын және жылжымалы элементтері бар, олар суретте көрсетілген. бір.

Бекітілген бөлік – статор 1 (қаңқа) құйма болаттан жасалған, негізгі 2 және қоздыру орамдары 4 қосымша 3 полюстен тұрады. және 5 және щеткалары бар щетка траверсі. Статор магниттік тізбектің функциясын орындайды. Негізгі полюстердің көмегімен уақыт бойынша тұрақты және кеңістікте қозғалмайтын магнит өрісі пайда болады. Негізгі тіректердің арасына қосымша тіректер қойылады және коммутация жағдайларын жақсартады.

Тұрақты ток қозғалтқышының жылжымалы бөлігі айналмалы білікке орналастырылған ротор 6 (зәкір) болып табылады. Арматура магниттік тізбек рөлін де атқарады. Ол электрлік болаттан жасалған жұқа, бір-бірінен оқшауланған, құрамында кремнийі жоғары, электр қуатының жоғалуын азайтатын жұқа парақтардан жасалған. Орамдар 7 якорь ойықтарына басылады, олардың өткізгіштері коллекторлық пластиналар 8 қосылған, бір қозғалтқыш білігіне орналастырылған (1-суретті қараңыз).

Тұрақты ток қозғалтқышының жұмыс принципін қарастырайық. Тұрақты кернеуді электр машинасының қысқыштарына қосу қоздыру (статор) орамаларында және ток якорь орамаларында бір уақытта пайда болуын тудырады (2-сурет). Якорь тогының өріс орамасы жасаған магнит ағынымен әрекеттесу нәтижесінде статорда күш пайда болады. f, Ампер заңымен анықталады . Бұл күштің бағыты сол қолдың ережесімен анықталады (2-сурет), оған сәйкес ол токтың екеуіне де перпендикуляр бағытталған. мен(зәкір орамында), және магниттік индукция векторына В(қозу орамасы арқылы жасалған). Нәтижесінде роторға жұп күш әсер етеді (2-сурет). Күш ротордың жоғарғы бөлігіне оңға, төменгі бөлігіне - солға әсер етеді. Бұл күштер жұбы айналу моментін жасайды, оның әсерінен якорь айналуға беріледі. Пайда болатын электромагниттік моменттің шамасы тең болып шығады

М = вм Iмен Ф,

қайда бірге m - якорь орамасының конструкциясына және электр қозғалтқышының полюстерінің санына байланысты коэффициент; Ф- электр қозғалтқышының негізгі полюстерінің бір жұбының магнит ағыны; IМен - қозғалтқыштың якорь тогы. Суреттегідей. 2, якорь орамаларының айналуы коллекторлық пластиналардағы полярлықтың бір мезгілде өзгеруімен бірге жүреді. Якорь орамасының бұрылыстарындағы ток бағыты керісінше өзгереді, бірақ қоздыру орамаларының магнит ағыны сол бағытты сақтайды, бұл күштердің бағытының өзгеріссіз қалуына әкеледі. f, демек, момент.

Магниттік өрістегі якорьдің айналуы оның орамында эмф пайда болуына әкеледі, оның бағыты қазірдің өзінде оң қол ережесімен анықталады. Нәтижесінде, суретте көрсетілген үшін. Якорь орамасындағы өрістер мен күштердің 2 конфигурациясында негізгі токқа қарама-қарсы бағытталған индукциялық ток пайда болады. Сондықтан пайда болған ЭҚК қарсы ЭҚК деп аталады. Оның құндылығы

Е = бірге e nФ,

қайда n- электр қозғалтқышы арматурасының айналу жиілігі; бірге e - машинаның құрылымдық элементтеріне байланысты коэффициент. Бұл ЭҚК қозғалтқыштың өнімділігін төмендетеді.

Якорьдегі ток негізгі полюстердің (статордың) магнит өрісіне әсер ететін магнит өрісін тудырады, ол якорь реакциясы деп аталады. Машинаның бос жұмыс режимінде магнит өрісі тек негізгі полюстер арқылы жасалады. Бұл өріс осы полюстердің осьтеріне қатысты симметриялы және олармен коаксиалды. Жүктеме қозғалтқышына қосылған кезде, якорь орамасындағы токтың әсерінен магнит өрісі - якорь өрісі пайда болады. Бұл өрістің осі негізгі полюстердің осіне перпендикуляр болады. Арматураның айналуы кезінде якорь өткізгіштеріндегі токтың таралуы өзгеріссіз қалатындықтан, якорь өрісі кеңістікте қозғалмайтын күйде қалады. Бұл өрісті негізгі полюстердің өрісіне қосу бұрыш арқылы ашылатын өрісті береді  якорьдің айналу бағытына қарсы. Нәтижесінде айналу моменті төмендейді, өйткені өткізгіштердің бір бөлігі қарама-қарсы полярлық полюстің аймағына еніп, тежеу ​​моментін жасайды. Бұл жағдайда щеткалар ұшқындап, коллектор жанып кетеді, бойлық магнитсіздендіргіш өріс пайда болады.

Якорь реакциясының машинаның жұмысына әсерін азайту үшін оған қосымша тіректер салынған. Мұндай полюстердің орамдары якорьдің негізгі орамасымен тізбектей жалғанады, бірақ олардағы орама бағытының өзгеруі якорьдің магнит өрісіне қарсы бағытталған магнит өрісінің пайда болуын тудырады.

Тұрақты ток қозғалтқышының айналу бағытын өзгерту үшін якорьге немесе өріс орамасына берілетін кернеудің полярлығын өзгерту қажет.

Қоздыру орамасын қосу әдісіне байланысты тұрақты ток қозғалтқыштары параллельді, тізбектей және аралас қоздырумен ерекшеленеді.

Параллель қоздырғышы бар қозғалтқыштар үшін орам қоректендіру желісінің толық кернеуіне есептелген және якорь тізбегіне параллель қосылған (3-сурет).

Тізбектей қоздырғышы бар қозғалтқыштың якорьмен тізбектей жалғанған өріс орамасы бар, сондықтан бұл орам толық якорь тоғына арналған (4-сурет).

Аралас қоздырғышы бар қозғалтқыштардың екі орамасы бар, біреуі параллель, екіншісі якорьмен тізбектей жалғанған (5-сурет).

Күріш. 3 сур. 4

Тұрақты ток қозғалтқыштарын (қозу әдісіне қарамастан) қоректендіру желісіне тікелей қосу арқылы іске қосу кезінде олардың істен шығуына әкелетін елеулі іске қосу токтары пайда болады. Бұл якорь орамасындағы жылудың айтарлықтай мөлшерін босату және кейіннен оның оқшаулауын бұзу нәтижесінде пайда болады. Сондықтан тұрақты ток қозғалтқыштарын іске қосу арнайы іске қосу құрылғыларымен жүзеге асырылады. Көп жағдайда осы мақсаттар үшін ең қарапайым іске қосу құрылғысы - іске қосу реостаты пайдаланылады. Тұрақты ток қозғалтқышын іске қосу реостаты бар қосу процесі параллель қозуы бар тұрақты ток қозғалтқышының мысалында көрсетілген.

Электр тізбегінің сол жағы үшін Кирхгофтың екінші заңына сәйкес құрастырылған теңдеу негізінде (3-суретті қараңыз) іске қосу реостаты толығымен жойылады ( Рбастау = 0), якорь тогы

,

қайда У- электр қозғалтқышына берілетін кернеу; Р i – якорь орамасының кедергісі.

Электр қозғалтқышын іске қосудың бастапқы сәтінде якорь жылдамдығы n= 0, демек, бұрын алынған өрнекке сәйкес якорь орамында индукцияланған қарсы электр қозғаушы күш те нөлге тең болады ( Е= 0).

Арматура орамасының кедергісі Рмен өте кішкентаймын. Іске қосу кезінде якорь тізбегіндегі рұқсат етілмейтін үлкен токты шектеу үшін қозғалтқышты қоздыру әдісіне қарамастан (іске қосу кедергісі) якорьмен тізбектей іске қосу реостаты қосылады. Рбастау). Бұл жағдайда якорьдің іске қосу тогы

.

Бастапқы реостат кедергісі Ріске қосу тек іске қосу уақыты үшін ғана жұмыс істеу үшін есептеледі және қозғалтқыш якорінің іске қосу тогы рұқсат етілген мәннен аспайтындай етіп таңдалады ( I i, бастау 2 Iи, ном). Қозғалтқыш үдегенде, оның айналу жиілігі n ұлғаюына байланысты якорь орамында индукцияланған ЭҚК артады ( Е=бірге e nФ). Осының нәтижесінде якорь тогы, ceteris paribus, төмендейді. Бұл жағдайда іске қосу реостатының кедергісі Р бастауқозғалтқыштың якорьі жылдамдаса, оны бірте-бірте азайту керек. Қозғалтқышты якорь жылдамдығының номиналды мәніне дейін жеделдету аяқталғаннан кейін ЭҚК соншалықты артады, бұл зәкір тогының айтарлықтай жоғарылау қаупінсіз іске қосу кедергісін нөлге дейін төмендетуге болады.

Сонымен, бастапқы қарсылық Рякорь тізбегінде іске қосу тек іске қосу кезінде қажет. Электр қозғалтқышының қалыпты жұмысы кезінде оны өшіру керек, біріншіден, ол іске қосу кезінде қысқа мерзімді жұмыс істеуге арналған, екіншіден, іске қосу кедергісі болса, жылу қуатының жоғалуы тең Рбастау I 2 I, электр қозғалтқышының тиімділігін айтарлықтай төмендетеді.

.

ЭҚК өрнекті ескере отырып ( Е=бірге e nФ), айналу жиілігі үшін алынған формуланы жаза отырып, электр қозғалтқышының жиілік (жылдамдық) сипаттамасының теңдеуін аламыз. n(IМен):

.

Бұдан шығатыны, білікке жүктеме және якорь тогы болмаған жағдайда Iмен = 0 қоректену кернеуінің берілген мәніндегі электр қозғалтқышының айналу жиілігі

.

Қозғалтқыш жылдамдығы n 0 идеалды бос жүріс жылдамдығы болып табылады. Электр қозғалтқышының параметрлерінен басқа, ол кіріс кернеуі мен магнит ағынының мәніне де байланысты. Магнит ағынының азаюымен, басқалары тең болса, идеалды бос жүріс жылдамдығының айналу жылдамдығы артады. Сондықтан қоздыру орамының ашық тізбегі болған жағдайда, қоздыру тогы нөлге айналғанда ( I c = 0), қозғалтқыштың магниттік ағыны қалдық магнит ағынының мәніне тең мәнге дейін азаяды. Фдемалыс. Бұл ретте қозғалтқыш номиналдыдан әлдеқайда жоғары жылдамдықты дамыта отырып, «шамадан тыс жүктемеге» түседі, бұл қозғалтқыш үшін де, техникалық қызмет көрсететін персонал үшін де белгілі бір қауіп төндіреді.

Параллель қозуы бар тұрақты ток қозғалтқышының жиілік (жылдамдық) сипаттамасы n(Iи) магнит ағынының тұрақты мәні кезінде Ф=constжәне кіріс кернеуінің тұрақты мәні U = constтүзу сызыққа ұқсайды (Cурет 6).

Жиілік сипаттамаларының теңдеуінде қозғалтқыштың электромагниттік моменті арқылы якорь тогын өрнектеу M =біргем Iмен Ф, механикалық сипаттаманың теңдеуін аламыз, яғни тәуелділіктер n(М) сағ U = constпараллель қозуы бар қозғалтқыштар үшін:

.

Жүктемені өзгерту процесінде якорь реакциясының әсерін елемей, қозғалтқыштың электромагниттік моментін якорь тогына пропорционалды қабылдауға болады. Сондықтан тұрақты ток қозғалтқыштарының механикалық сипаттамалары сәйкес жиілік сипаттамалары сияқты пішінге ие. Маневрлік қозғалтқыш қатты механикалық сипаттамаға ие (Cурет 7). Бұл сипаттамадан оның айналу жылдамдығы жүктеме моменті артқан сайын аздап төмендейтінін көруге болады, өйткені қоздыру орамасы параллель қосылған кезде қоздыру тогы және сәйкесінше қозғалтқыштың магнит ағыны іс жүзінде өзгеріссіз қалады, ал якорь кедергісі. тізбек салыстырмалы түрде аз.

Параллель қозған тұрақты ток қозғалтқышының өнімділік сипаттамалары күріш. 8. Бұл сипаттамалардан айналу жылдамдығын көруге болады nжүктеменің жоғарылауымен параллельді қозуы бар қозғалтқыштар біршама төмендейді. Қозғалтқыш білігіне пайдалы моменттің қуатқа тәуелділігі Р 2 дерлік түзу сызық болып табылады, өйткені бұл қозғалтқыштың сәті білікке түсетін жүктемеге пропорционалды: М=кР 2 / n. Бұл тәуелділіктің қисықтығы жүктеменің жоғарылауымен айналу жылдамдығының аздап төмендеуімен түсіндіріледі.

Сағат Р 2 = 0 электр қозғалтқышы тұтынатын ток жүктемесіз токқа тең. Қуаттың ұлғаюымен арматура тогы білікке жүктеме моменті сияқты тәуелділікке сәйкес шамамен артады, өйткені шарт бойынша Ф=constякорь тогы жүктеме моментіне пропорционал. Электр қозғалтқышының ПӘК біліктегі пайдалы қуаттың желіден тұтынылатын қуатқа қатынасы ретінде анықталады:

,

қайда Р 2 - пайдалы біліктің қуаты; Р 1 =UI- қоректендіру желісінен электр қозғалтқышы тұтынатын қуат; Р ey = I 2 i Р i - якорь тізбегіндегі электр қуатының жоғалуы, Р ev = UIжылы, = I 2 дюйм Р v - қоздыру тізбегіндегі электр қуатының жоғалуы; Раң терісі - механикалық қуаттың жоғалуы; Р m – гистерезис пен құйынды токтардың әсерінен қуат жоғалтулары.

Тұрақты қоректену кернеуі және тұрақты магнит ағыны кезінде, якорь тізбегінің қарсылық мәнін өзгерту процесінде, мысалы, параллель қоздырғышы бар электр қозғалтқышы үшін механикалық сипаттамалар тобын алуға болады (9-сурет).

Қарастырылып отырған басқару әдісінің артықшылығы оның салыстырмалы қарапайымдылығында және айналу жылдамдығының кең ауқымда (жиіліктің номиналды мәніне нөлден) біркелкі өзгеруін алу мүмкіндігінде. nном). Бұл әдістің кемшіліктеріне жылдамдықтың төмендеуімен ұлғаятын қосымша кедергіде айтарлықтай қуат жоғалтулары, сонымен қатар қосымша басқару құралдарын пайдалану қажеттілігі жатады. Сонымен қатар, бұл әдіс қозғалтқыш жылдамдығын оның номиналды мәнінен жоғарылатуға мүмкіндік бермейді.

Тұрақты ток қозғалтқышының айналу жылдамдығының өзгеруіне қоздыру магнит ағынының мәнін өзгерту нәтижесінде де қол жеткізуге болады. Қоректендіру кернеуінің тұрақты мәні мен якорь тізбегінің кедергісінің тұрақты мәні кезінде параллель қозуы бар тұрақты ток қозғалтқыштары үшін жиілік реакциясының теңдеуіне сәйкес магнит ағынын өзгерткен кезде, суретте көрсетілген механикалық сипаттамалар тобын алуға болады. . 10.

Бұл әдістің кемшіліктері электр қозғалтқышының механикалық беріктігіне және коммутациясына шектеулердің болуына байланысты реттеудің салыстырмалы түрде шағын диапазонын да қамтуы керек. Бұл бақылау әдісінің артықшылығы оның қарапайымдылығында. Параллель қозуы бар қозғалтқыштар үшін бұл реттегіш реостаттың кедергісін өзгерту арқылы қол жеткізіледі. Р Рқозу тізбегінде.

Тізбектей қозуы бар тұрақты ток қозғалтқыштары үшін магнит ағынының өзгеруі қоздыру орамасының сәйкес шамадағы кедергісі бар маневрлеу арқылы немесе қоздыру орамасының айналымдарының белгілі бір санын қысқа тұйықтау арқылы жүзеге асырылады.

Кең тараған қолдану, әсіресе генератор-мотор жүйесі бойынша құрастырылған электр жетектерде, қозғалтқыш якорь қысқыштарындағы кернеуді өзгерту арқылы жылдамдықты реттеу әдісін алды. Тұрақты магнит ағыны және якорь тізбегінің кедергісі кезінде якорь кернеуін өзгерту нәтижесінде жиілік сипаттамаларының отбасын алуға болады.

Кіріс кернеуінің өзгеруімен идеалды бос жүріс жылдамдығы n 0 бұрын берілген өрнекке сәйкес, кернеуге пропорционалды өзгереді. Арматура тізбегінің кедергісі өзгеріссіз қалғандықтан, механикалық сипаттамалар тобының қаттылығы табиғи механикалық сипаттаманың қаттылығынан ерекшеленбейді. У=Уноми.

Қарастырылып отырған реттеу әдісінің артықшылығы - қуаттың жоғалуын арттырмай, жылдамдықты өзгертудің кең ауқымы. Бұл әдістің кемшіліктері бұл реттелетін кернеу көзін қажет ететіндігін қамтиды және бұл салмақтың, өлшемдердің және орнату құнының артуы.

Зертхана №9

Тақырып. Тұрақты ток қозғалтқышын зерттеу.

Жұмыс мақсаты: электр қозғалтқышының құрылғысы мен жұмыс істеу принципін оқу.

Жабдық: электр қозғалтқышының үлгісі, ток көзі, реостат, кілт, амперметр, қосу сымдары, сызбалар, презентация.

Тапсырмалар:

1 . Презентацияны, сызбаларды және үлгіні пайдалана отырып, электр қозғалтқышының құрылғысы мен жұмыс істеу принципін оқу.

2 . Қозғалтқышты қуат көзіне қосып, оның жұмысын қадағалаңыз. Қозғалтқыш жұмыс істемесе, себебін табыңыз, мәселені шешуге тырысыңыз.

3 . Электр қозғалтқышының құрылғысындағы екі негізгі элементті көрсетіңіз.

4 . Электр қозғалтқышының әрекеті қандай физикалық құбылысқа негізделген?

5 . Арматураның айналу бағытын өзгертіңіз. Не істеу керек екенін жазыңыз.

6. Электр қозғалтқышын, реостатты, ток көзін, амперметрді және кілтті тізбектей қосу арқылы электр тізбегін құрастыру. Токты өзгертіп, электр қозғалтқышының жұмысын қадағалаңыз. Арматураның айналу жылдамдығы өзгере ме? Магнит өрісінің катушкаға жағына әсер ететін күштің катушкадағы ток күшіне тәуелділігі туралы қорытынды жазыңыз.

7 . Электр қозғалтқыштары кез келген қуатта болуы мүмкін, себебі:

A) якорь орамасындағы ток күшін өзгертуге болады;

B) индуктордың магнит өрісін өзгертуге болады.

Дұрыс жауапты көрсетіңіз:

1) тек А ғана ақиқат; 2) тек В ғана ақиқат; 3) А және В екеуі де ақиқат; 4) А да, В да қате.

8 . Электр қозғалтқышының жылу қозғалтқышынан артықшылығын көрсетіңіз.