sushiandbox.ru Menguasai PC - Internet. Skype. Jaringan sosial. Pelajaran di Windows.
1. Tujuan pekerjaan: Untuk mempelajari fitur start, karakteristik mekanis, dan metode pengendalian kecepatan engine arus searah dengan perasaan campur aduk.
adania.
2.1. untuk pekerjaan mandiri:
Untuk mempelajari fitur desain, sirkuit untuk menghidupkan motor DC;
Untuk mempelajari metode memperoleh karakteristik mekanik motor DC;
Biasakan diri Anda dengan fitur memulai dan mengontrol kecepatan motor DC;
seri diagram sirkuit untuk mengukur resistansi rangkaian jangkar dan belitan eksitasi (Gbr. 6.4) dan menguji motor (Gbr. 6.2);
Menggunakan gambar. 6.2 dan 6.3 menulis diagram pengkabelan;
Gambarlah bentuk-bentuk tabel 6.1 ... 6.4;
Siapkan jawaban lisan untuk mengontrol pertanyaan.
2.2. untuk bekerja di laboratorium:
Berkenalan dengan fasilitas laboratorium;
Catat dalam tabel 6.1. data paspor mesin;
Ukur tahanan rangkaian jangkar dan belitan medan. Catat data pada tabel 6.1;
Merakit sirkuit dan melakukan studi mesin, tuliskan data pada tabel 6.2, 6.3, 6.4;
Bangun karakteristik mekanis alami n=f(M) dan karakteristik kecepatan n=f(I B) dan n=f(U);
Menarik kesimpulan dari hasil penelitian.
Informasi Umum.
Motor DC, tidak seperti motor AC (terutama yang asinkron), memiliki rasio torsi awal yang besar dan kapasitas kelebihan beban, dan memberikan kontrol yang mulus terhadap kecepatan kerja mesin. Oleh karena itu, mereka digunakan untuk menggerakkan mesin dan mekanisme dengan kondisi awal yang sulit (misalnya, sebagai starter pada mesin pembakaran internal), serta, jika perlu, untuk mengontrol kecepatan rotasi pada rentang yang luas (mekanisme pengumpanan perkakas mesin, mesin berjalan- dudukan rem, kendaraan berlistrik).
Secara struktural, mesin terdiri dari unit tetap (induktor) dan unit berputar (armature). Gulungan eksitasi terletak di sirkuit magnetik induktor. Ada dua di antaranya dalam motor eksitasi campuran: paralel dengan pin Sh 1 dan Sh2 dan seri dengan pin C1 dan C2 (Gbr. 6.2). Resistansi belitan paralel R ovsh, tergantung pada tenaga mesin, dari beberapa puluh hingga ratusan ohm. Itu dibuat dengan kawat kecil jumlah yang besar ternyata. Belitan seri memiliki resistansi rendah R obc (biasanya dari beberapa ohm hingga pecahan ohm), karena terdiri dari sejumlah kecil lilitan kawat dengan penampang besar. Induktor berfungsi untuk menciptakan fluks eksitasi magnet ketika belitannya dialiri arus searah.
Gulungan jangkar ditempatkan di alur sirkuit magnetik dan dibawa ke kolektor. Dengan bantuan kuas, kesimpulannya I I dan I 2 terhubung ke sumber arus searah. Hambatan belitan jangkar R I kecil (Ohm atau pecahan Ohm).
Torsi M motor DC dibuat oleh interaksi arus jangkar Ia dengan fluks magnet eksitasi :
M \u003d K × Ia × F, (6.1)
di mana K adalah koefisien konstan tergantung pada desain mesin.
Ketika angker berputar, belitannya melintasi fluks magnet eksitasi dan EMF E diinduksi di dalamnya, sebanding dengan frekuensi rotasi n:
E \u003d C × n × F, (6.2)
di mana C adalah faktor konstan tergantung pada desain mesin.
Arus jangkar:
I I \u003d (U - E) / (RI + R OBC) \u003d (U - C × n × F) / (RI + R OBC), (6.3)
Memecahkan bersama ekspresi 6.1 dan 6.3 sehubungan dengan n, mereka menemukan ekspresi analitis untuk karakteristik mekanik mesin n = F (M). Representasi grafisnya ditunjukkan pada Gambar 6.1.
Beras. 6.1. Karakteristik mekanis motor DC eksitasi campuran
Titik A sesuai dengan mesin idling dengan kecepatan putaran n o. Dengan peningkatan beban mekanis, kecepatan rotasi menurun, dan torsi meningkat, mencapai nilai nominal M H di titik B. Di bagian BC, mesin beroperasi dengan kelebihan beban. Iya saat ini melebihi nilai nominal, yang mengarah ke pemanasan yang cepat dari belitan jangkar dan OBC, dan percikan pada kolektor meningkat. Momen maksimum M max (titik C) dibatasi oleh kondisi operasi kolektor dan kekuatan mekanik mesin.
Melanjutkan karakteristik mekanik sampai berpotongan di titik D” dengan sumbu torsi, kita akan mendapatkan nilai torsi awal ketika motor terhubung langsung ke jaringan. EMF E adalah nol dan arus pada rangkaian armature, sesuai dengan formula 6.3, meningkat tajam.
Untuk mengurangi arus awal, rheostat awal Rx (Gbr. 6.2) dengan resistansi dihubungkan secara seri ke rangkaian jangkar:
Rx = U H / (1.3...2.5) ×I Ya.N. - (RI - R obc), (6.4)
di mana U h - tegangan pengenal jaringan;
Saya Ya.N. - arus jangkar terukur.
Pengurangan arus jangkar menjadi (1.3...2.5)×I Ya.N. memberikan torsi awal awal yang cukup Mn (titik D). Saat mesin berakselerasi, resistansi Rx berkurang menjadi nol, mempertahankan nilai Mp (bagian SD) yang mendekati konstan.
Rheostat R B di sirkuit belitan eksitasi paralel (Gbr. 6.2) memungkinkan Anda untuk menyesuaikan besarnya fluks magnet (rumus 6.1). Sebelum menghidupkan mesin, itu benar-benar dihapus untuk mendapatkan torsi awal yang diperlukan pada arus jangkar minimum.
Menggunakan rumus 6.3, kami menentukan kecepatan mesin
n = (U - I I (RI + R obc + Rx)) / (С ), (6.5)
di mana R I, R obc dan C adalah konstanta, dan U, I I dan F dapat diubah. Dari ini berikut tiga kemungkinan cara kontrol kecepatan mesin:
Perubahan besarnya tegangan input;
Dengan mengubah nilai arus jangkar menggunakan rheostat penyetel Rx, yang, tidak seperti yang mulai, dihitung untuk operasi kontinu;
Dengan mengubah besarnya fluks magnet eksitasi F, yang sebanding dengan arus pada belitan OVSH dan OVSS. Pada belitan paralel, dapat diatur dengan rheostat R b. Resistansi R b diambil tergantung pada batas kontrol kecepatan yang diperlukan R B =(2...5) R obsh.
Pelat peringkat motor menunjukkan kecepatan pengenal, yang sesuai dengan daya pengenal pada poros motor pada tegangan listrik pengenal dan resistansi keluaran rheostat R X dan R B .
Motor listrik adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Prinsip operasi mereka didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik.
Namun, metode interaksi medan magnet yang membuat rotor motor berputar berbeda secara signifikan tergantung pada jenis tegangan suplai - AC atau DC.
Prinsip pengoperasian motor listrik DC didasarkan pada efek tolakan kutub magnet permanen yang sama dan gaya tarik kutub yang berlawanan. Prioritas penemuannya adalah milik insinyur Rusia B. S. Jacobi. Model industri pertama dari motor DC dibuat pada tahun 1838. Sejak itu, desainnya tidak mengalami perubahan besar.
Pada motor DC berdaya rendah, salah satu magnet hadir secara fisik. Itu terpasang langsung ke tubuh mesin. Yang kedua dibuat dalam belitan jangkar setelah sumber DC terhubung dengannya. Untuk ini, digunakan perangkat khusus- perakitan kolektor-sikat. Kolektor itu sendiri adalah cincin konduktif yang melekat pada poros motor. Ujung-ujung belitan jangkar terhubung dengannya.
Agar torsi terjadi, perlu untuk terus-menerus menukar kutub magnet permanen angker. Ini harus terjadi pada saat kutub melintasi apa yang disebut netral magnetik. Secara struktural, masalah ini diselesaikan dengan membagi cincin kolektor menjadi sektor-sektor yang dipisahkan oleh pelat dielektrik. Ujung-ujung belitan angker terhubung ke mereka secara bergantian.
Untuk menghubungkan kolektor ke listrik, yang disebut sikat digunakan - batang grafit dengan konduktivitas listrik tinggi dan koefisien gesekan geser yang rendah.Gulungan jangkar tidak terhubung ke listrik, tetapi terhubung ke rheostat awal dengan menggunakan rakitan sikat-kolektor. Proses menyalakan mesin semacam itu terdiri dari menghubungkan ke listrik dan secara bertahap mengurangi resistansi aktif di sirkuit jangkar menjadi nol. Motor listrik menyala dengan lancar dan tanpa beban berlebih.
Fitur penggunaan motor asinkron dalam sirkuit fase tunggal
Meskipun medan magnet stator yang berputar paling mudah diperoleh dari tegangan tiga fasa, prinsip operasi motor listrik asinkron memungkinkannya bekerja dari jaringan rumah tangga fase tunggal, jika beberapa perubahan dilakukan pada desainnya.
Untuk melakukan ini, stator harus memiliki dua belitan, salah satunya adalah "starting". Arus di dalamnya digeser dalam fase sebesar 90 ° karena dimasukkannya beban reaktif ke dalam rangkaian. Paling sering untuk ini
Sinkronisasi medan magnet yang hampir lengkap memungkinkan mesin untuk mendapatkan momentum bahkan dengan beban yang signifikan pada poros, yang diperlukan untuk pengoperasian bor, palu putar, penyedot debu, penggiling atau pemoles.
Jika yang dapat disesuaikan termasuk dalam sirkuit suplai mesin seperti itu, maka kecepatan rotasinya dapat diubah dengan lancar. Tetapi arahnya, ketika ditenagai oleh rangkaian arus bolak-balik, tidak akan pernah bisa diubah.
Motor listrik tersebut mampu mengembangkan kecepatan yang sangat tinggi, kompak dan memiliki torsi yang besar. Namun, keberadaan rakitan sikat pengumpul mengurangi sumber daya motornya - sikat grafit cepat aus pada kecepatan tinggi, terutama jika pengumpul mengalami kerusakan mekanis.Motor listrik memiliki efisiensi tertinggi (lebih dari 80%) dari semua perangkat yang dibuat oleh manusia. Penemuan mereka pada akhir abad ke-19 dapat dianggap sebagai lompatan kualitatif dalam peradaban, karena tanpa mereka tidak mungkin membayangkan kehidupan. masyarakat modern berdasarkan teknologi tinggi, dan sesuatu yang lebih efektif belum ditemukan.
Prinsip operasi motor listrik yang sinkron pada video
untuk mempelajari perangkat, prinsip operasi, karakteristik motor DC;
memperoleh keterampilan praktis dalam memulai, mengoperasikan dan menghentikan motor listrik DC;
eksperimental menyelidiki informasi teoritis tentang karakteristik motor DC.
Ketentuan teoritis dasar
Motor listrik DC adalah mesin listrik yang dirancang untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
Perangkat motor DC tidak berbeda dengan generator DC. Keadaan ini membuat mesin listrik DC reversibel, yaitu memungkinkan mereka untuk digunakan baik dalam mode generator dan motor. Secara struktural, motor DC memiliki elemen tetap dan bergerak, yang ditunjukkan pada Gambar. satu.
Bagian tetap - stator 1 (rangka) terbuat dari baja tuang, terdiri dari 2 utama dan tambahan 3 kutub dengan belitan eksitasi 4 dan 5 dan sikat melintasi dengan sikat. Stator melakukan fungsi sirkuit magnetik. Dengan bantuan kutub utama, terciptalah medan magnet yang konstan dalam waktu dan tidak bergerak dalam ruang. Tiang tambahan ditempatkan di antara tiang utama dan meningkatkan kondisi switching.
Bagian yang dapat digerakkan dari motor DC adalah rotor 6 (armature), yang ditempatkan pada poros yang berputar. Armature juga memainkan peran sirkuit magnetik. Itu terbuat dari lembaran tipis, terisolasi secara elektrik satu sama lain, lembaran tipis baja listrik dengan kandungan silikon tinggi, yang mengurangi kehilangan daya. Gulungan 7 ditekan ke dalam alur jangkar, yang ujungnya terhubung ke pelat kolektor 8, ditempatkan pada poros motor yang sama (lihat Gambar 1).
Pertimbangkan prinsip pengoperasian motor DC. Menghubungkan tegangan konstan ke terminal mesin listrik menyebabkan terjadinya simultan pada belitan eksitasi (stator) dan pada belitan jangkar arus (Gbr. 2). Akibat interaksi arus jangkar dengan fluks magnet yang ditimbulkan oleh belitan medan, timbul gaya pada stator f, ditentukan oleh hukum Ampere . Arah gaya ini ditentukan oleh aturan tangan kiri (Gbr. 2), yang menurutnya berorientasi tegak lurus terhadap kedua arus saya(dalam belitan jangkar), dan ke vektor induksi magnetik PADA(dibuat oleh belitan eksitasi). Akibatnya, sepasang gaya bekerja pada rotor (Gbr. 2). Gaya bekerja di bagian atas rotor ke kanan, di bagian bawah - ke kiri. Sepasang gaya ini menciptakan torsi, di bawah aksi yang dinamo didorong ke dalam rotasi. Besarnya momen elektromagnetik yang muncul ternyata sama dengan
M = c m Saya Saya F,
di mana Dengan m - koefisien tergantung pada desain belitan jangkar dan jumlah kutub motor listrik; F- fluks magnet sepasang kutub utama motor listrik; Saya SAYA - arus jangkar motor. Sebagai berikut dari Gambar. 2, rotasi belitan jangkar disertai dengan perubahan polaritas simultan pada pelat kolektor. Arah arus dalam belitan belitan jangkar berubah menjadi kebalikannya, tetapi fluks magnet belitan eksitasi tetap pada arah yang sama, yang menyebabkan arah gaya tetap tidak berubah. f, dan karenanya torsi.
Rotasi jangkar dalam medan magnet menyebabkan munculnya ggl pada belitannya, yang arahnya sudah ditentukan oleh aturan tangan kanan. Akibatnya, untuk yang ditunjukkan pada Gambar. 2 konfigurasi medan dan gaya pada belitan jangkar, akan terjadi arus induksi, berlawanan arah dengan arus utama. Oleh karena itu, EMF yang muncul disebut counter-EMF. Nilainya adalah
E = Dengan e tidak,
di mana n- frekuensi putaran jangkar motor listrik; Dengan e adalah koefisien tergantung pada elemen struktural mesin. EMF ini menurunkan performa motor.
Arus di armature menciptakan medan magnet yang mempengaruhi medan magnet kutub utama (stator), yang disebut reaksi armature. Dalam mode idle mesin, medan magnet hanya dibuat oleh kutub utama. Bidang ini simetris tentang sumbu kutub-kutub ini dan koaksial dengan mereka. Saat terhubung ke motor beban, karena arus dalam belitan jangkar, medan magnet dibuat - bidang jangkar. Sumbu medan ini akan tegak lurus terhadap sumbu kutub utama. Karena distribusi arus dalam konduktor jangkar tetap tidak berubah selama rotasi jangkar, medan jangkar tetap diam di ruang angkasa. Penambahan bidang ini ke bidang kutub utama memberikan bidang yang dihasilkan, yang terbentang melalui sudut berlawanan dengan arah putaran jangkar. Akibatnya, torsi berkurang, karena bagian dari konduktor memasuki zona kutub dengan polaritas yang berlawanan dan menciptakan torsi pengereman. Dalam hal ini, percikan sikat dan kolektor terbakar, medan demagnetisasi memanjang muncul.
Untuk mengurangi pengaruh reaksi jangkar pada pengoperasian mesin, tiang tambahan dipasang di dalamnya. Gulungan kutub tersebut dihubungkan secara seri dengan belitan utama angker, tetapi perubahan arah belitan di dalamnya menyebabkan munculnya medan magnet yang diarahkan melawan medan magnet dinamo.
Untuk mengubah arah putaran motor DC, perlu dilakukan perubahan polaritas tegangan yang disuplai ke armature atau belitan medan.
Bergantung pada metode penyalaan belitan eksitasi, motor DC dibedakan dengan eksitasi paralel, seri, dan campuran.
Untuk motor dengan eksitasi paralel, belitan dirancang untuk tegangan penuh dari jaringan suplai dan dihubungkan secara paralel dengan sirkuit jangkar (Gbr. 3).
Motor dengan eksitasi seri memiliki belitan medan yang dihubungkan secara seri dengan jangkar, sehingga belitan ini dirancang untuk arus jangkar penuh (Gbr. 4).
Motor dengan eksitasi campuran memiliki dua belitan, satu terhubung secara paralel, yang lain terhubung secara seri dengan angker (Gbr. 5).
Beras. 3 Gambar. empat
Saat memulai motor DC (terlepas dari metode eksitasi) dengan koneksi langsung ke jaringan suplai, arus awal yang signifikan terjadi, yang dapat menyebabkan kegagalannya. Ini terjadi sebagai akibat dari pelepasan sejumlah besar panas pada belitan jangkar dan pelanggaran selanjutnya terhadap insulasinya. Oleh karena itu, penyalaan motor DC dilakukan oleh perangkat penyalaan khusus. Dalam kebanyakan kasus, untuk tujuan ini, perangkat awal yang paling sederhana digunakan - rheostat awal. Proses starting motor DC dengan starting rheostat ditunjukkan dengan menggunakan contoh motor DC dengan eksitasi paralel.
Berdasarkan persamaan yang disusun sesuai dengan hukum Kirchhoff kedua untuk sisi kiri sirkuit listrik (lihat Gambar 3), rheostat awal dihilangkan sepenuhnya ( R mulai = 0), arus jangkar
,
di mana kamu- tegangan yang disuplai ke motor listrik; R i adalah resistansi belitan jangkar.
Pada saat awal memulai motor listrik, kecepatan jangkar n= 0, oleh karena itu, gaya gerak listrik lawan yang diinduksi dalam belitan jangkar, sesuai dengan ekspresi yang diperoleh sebelumnya, juga akan sama dengan nol ( E= 0).
Resistansi belitan jangkar R saya cukup kecil. Untuk membatasi arus besar yang tidak dapat diterima di sirkuit angker selama start-up, rheostat start dihidupkan secara seri dengan angker, terlepas dari metode eksitasi mesin (resistansi start R Mulailah). Dalam hal ini, arus awal jangkar
.
Mulai resistensi reostat R mulai dihitung untuk operasi hanya untuk waktu mulai dan dipilih sedemikian rupa sehingga arus awal dinamo motor tidak melebihi nilai yang diizinkan ( Saya saya, mulai 2 Saya saya, nom). Saat motor dipercepat, EMF diinduksi dalam belitan jangkar karena peningkatan frekuensi putarannya n meningkat ( E=Dengan e tidak). Akibatnya, arus jangkar, ceteris paribus, berkurang. Dalam hal ini, resistansi rheostat awal R Mulailah saat armature motor berakselerasi, itu harus dikurangi secara bertahap. Setelah akhir percepatan motor ke nilai nominal kecepatan jangkar, EMF meningkat sedemikian rupa sehingga resistansi awal dapat dikurangi menjadi nol, tanpa bahaya peningkatan arus jangkar yang signifikan.
Jadi resistansi awal R memulai di sirkuit jangkar hanya diperlukan saat start-up. Selama operasi normal motor listrik, itu harus dimatikan, pertama, karena dirancang untuk operasi jangka pendek selama start-up, dan kedua, jika ada hambatan awal, kerugian daya termal sama dengan R Mulailah Saya 2 I, secara signifikan mengurangi efisiensi motor listrik.
.
Dengan mempertimbangkan ekspresi untuk EMF ( E=Dengan e tidak), dengan menulis rumus yang dihasilkan untuk frekuensi putaran, kita memperoleh persamaan untuk karakteristik frekuensi (kecepatan) motor listrik n(Saya SAYA):
.
Dari sini dapat disimpulkan bahwa tanpa adanya beban pada poros dan arus jangkar Saya Saya = 0 kecepatan motor pada nilai yang diberikan tegangan suplai
.
Kecepatan motor n 0 adalah kecepatan idle ideal. Selain parameter motor listrik, juga tergantung pada nilai tegangan input dan fluks magnet. Dengan penurunan fluks magnet, hal-hal lain dianggap sama, kecepatan rotasi dari kecepatan idle ideal meningkat. Oleh karena itu, jika terjadi rangkaian terbuka dari belitan eksitasi, ketika arus eksitasi menjadi nol ( Saya c = 0), fluks magnet motor dikurangi menjadi nilai yang sama dengan nilai fluks magnet sisa F istirahat. Pada saat yang sama, mesin "menjadi overdrive", mengembangkan kecepatan yang jauh lebih tinggi daripada yang nominal, yang menimbulkan bahaya tertentu baik untuk mesin maupun untuk personel pemeliharaan.
Karakteristik frekuensi (kecepatan) motor DC dengan eksitasi paralel n(Saya i) pada nilai fluks magnet yang konstan F=konstan dan nilai konstan dari tegangan input U = konstanta terlihat seperti garis lurus (Gbr. 6).
Mengekspresikan dalam persamaan karakteristik frekuensi arus jangkar melalui torsi elektromagnetik motor M =Dengan m Saya Saya F, kita memperoleh persamaan karakteristik mekanik, yaitu, ketergantungan n(M) pada U = konstanta untuk motor dengan eksitasi paralel:
.
Mengabaikan pengaruh reaksi jangkar dalam proses perubahan beban, adalah mungkin untuk menerima torsi elektromagnetik motor sebanding dengan arus jangkar. Oleh karena itu, karakteristik mekanik motor DC memiliki bentuk yang sama dengan karakteristik frekuensi yang sesuai. Motor shunt memiliki karakteristik mekanis yang kaku (Gbr. 7). Dari karakteristik ini dapat dilihat bahwa kecepatan putarannya sedikit berkurang dengan meningkatnya torsi beban, karena arus eksitasi ketika belitan eksitasi dihubungkan secara paralel dan, karenanya, fluks magnet motor tetap praktis tidak berubah, dan resistansi jangkar sirkuit relatif kecil.
Karakteristik kinerja motor DC eksitasi paralel ditunjukkan pada gambar. 8. Dari sifat-sifat tersebut dapat diketahui bahwa kecepatan putar n motor dengan eksitasi paralel dengan peningkatan beban sedikit berkurang. Ketergantungan momen berguna pada poros motor pada daya R 2 adalah garis yang hampir lurus, karena momen motor ini sebanding dengan beban pada poros: M=kP 2 / n. Kelengkungan ketergantungan ini dijelaskan oleh sedikit penurunan kecepatan rotasi dengan meningkatnya beban.
Pada R 2 = 0 arus yang dikonsumsi oleh motor listrik sama dengan arus tanpa beban. Dengan peningkatan daya, arus jangkar meningkat kira-kira sesuai dengan ketergantungan yang sama dengan torsi beban pada poros, karena dalam kondisi F=konstan arus jangkar sebanding dengan torsi beban. Efisiensi motor listrik didefinisikan sebagai rasio kekuatan yang berguna pada poros dengan daya yang dikonsumsi dari jaringan:
,
di mana R 2 - daya poros yang berguna; R 1 =UI- daya yang dikonsumsi oleh motor listrik dari jaringan suplai; R ey = Saya 2 saya R i - rugi-rugi daya listrik pada rangkaian jangkar, R ev = UI dalam, = Saya 2 inci R di - rugi-rugi daya listrik pada rangkaian eksitasi; R bulu - kehilangan daya mekanik; R m - rugi daya karena histeresis dan arus eddy.
Dengan tegangan suplai konstan dan fluks magnet konstan, dalam proses mengubah nilai resistansi rangkaian jangkar, keluarga karakteristik mekanis dapat diperoleh, misalnya, untuk motor listrik dengan eksitasi paralel (Gbr. 9).
Keuntungan dari metode kontrol yang dipertimbangkan terletak pada kesederhanaan relatifnya dan kemampuan untuk memperoleh perubahan halus dalam kecepatan rotasi pada rentang yang luas (dari nol hingga nilai nominal frekuensi n nomor). Kerugian dari metode ini termasuk fakta bahwa ada kerugian daya yang signifikan dalam resistensi tambahan, meningkat dengan penurunan kecepatan, serta kebutuhan untuk menggunakan peralatan kontrol tambahan. Selain itu, metode ini tidak memungkinkan Anda untuk menyesuaikan kecepatan motor dari nilai nominalnya.
Perubahan kecepatan putaran motor DC juga dapat dicapai sebagai akibat dari perubahan nilai fluks magnet eksitasi. Ketika mengubah fluks magnet sesuai dengan persamaan respons frekuensi untuk motor DC dengan eksitasi paralel pada nilai tegangan suplai yang konstan dan nilai resistansi rangkaian jangkar yang konstan, keluarga karakteristik mekanis dapat diperoleh, ditunjukkan pada gambar . sepuluh.
Kerugian dari metode ini juga harus mencakup rentang regulasi yang relatif kecil karena adanya pembatasan pada kekuatan mekanik dan switching motor listrik. Keuntungan dari metode kontrol ini adalah kesederhanaannya. Untuk mesin dengan eksitasi paralel, ini dicapai dengan mengubah resistansi rheostat pengatur R R dalam rangkaian eksitasi.
Untuk motor DC dengan eksitasi seri, perubahan fluks magnet dicapai dengan melangsir belitan eksitasi dengan resistansi dengan nilai yang sesuai, atau dengan menghubung-singkat sejumlah belitan eksitasi.
Penggunaan yang meluas, terutama pada penggerak listrik yang dibangun sesuai dengan sistem motor generator, telah menerima metode kontrol kecepatan dengan mengubah tegangan pada klem armature motor. Dengan fluks magnet konstan dan resistansi dari rangkaian jangkar, sebagai akibat dari perubahan tegangan jangkar, keluarga karakteristik frekuensi dapat diperoleh.
Dengan perubahan tegangan input, kecepatan idle ideal n 0 sesuai dengan ekspresi yang diberikan sebelumnya, bervariasi sebanding dengan tegangan. Karena resistansi dari rangkaian jangkar tetap tidak berubah, kekakuan kelompok karakteristik mekanis tidak berbeda dari kekakuan karakteristik mekanis alami pada kamu=kamu nomor
Keuntungan dari metode pengaturan yang dipertimbangkan adalah rentang perubahan kecepatan yang luas tanpa meningkatkan rugi-rugi daya. Kerugian dari metode ini termasuk fakta bahwa ini memerlukan sumber tegangan suplai yang diatur, dan ini mengarah ke peningkatan berat, dimensi, dan biaya pemasangan.
Untuk menikmati pratinjau presentasi membuat akun ( Akun) Google dan masuk: https://accounts.google.com
Teks slide:
Pada gambar, tentukan arah gaya Ampere, arah arus dalam penghantar, arah garis-garis medan magnet, kutub-kutub magnet. N S F = 0 Ingat.
Pekerjaan laboratorium No. 11 Studi motor DC listrik (pada model). Tujuan pekerjaan: untuk berkenalan dengan model motor listrik DC dengan perangkat dan operasinya. Perangkat dan bahan: model motor listrik, catu daya laboratorium, kunci, kabel penghubung.
Peraturan keselamatan. Seharusnya tidak ada benda asing di atas meja. Perhatian! Listrik! Isolasi konduktor tidak boleh rusak. Jangan menyalakan sirkuit tanpa izin guru. Jangan menyentuh bagian motor yang berputar dengan tangan Anda. Rambut panjang harus dihilangkan agar tidak tersangkut pada bagian mesin yang berputar. Setelah pekerjaan selesai tempat kerja rapikan, buka sirkuit dan bongkar.
Urutan pekerjaan. 1. Perhatikan model motor listriknya. Tunjukkan pada gambar 1 bagian utamanya. 1 2 3 Gbr.1 4 5 1 - ______________________________ 2 - ______________________________ 3 - ______________________________ 4 - ______________________________ 5 - ______________________________
2. Merakit sirkuit listrik, terdiri dari sumber arus, model motor listrik, kunci, yang menghubungkan semuanya secara seri. Gambarlah diagram sirkuit.
3. Hidupkan motor. Jika mesin tidak hidup, temukan penyebabnya dan hilangkan. 4. Ubah arah arus dalam rangkaian. Amati putaran bagian motor listrik yang bergerak. 5. Buatlah kesimpulan.
Sastra: 1 . Fisika. Kelas 8: belajar. untuk pendidikan umum institusi / A.V. Peryshkin. - edisi ke-4, direvisi. - M.: Drofa, 2008. 2 . Fisika. Kelas 8: belajar. Untuk pendidikan umum institusi / N.S. Purysheva, N.E. Vazheevskaya.-2nd ed., stereotype.-M.: Bustard, 2008 3 . Pekerjaan laboratorium dan tugas kontrol dalam fisika: Buku catatan untuk siswa kelas 8. - Saratov: Lyceum, 2009. 4. Buku catatan untuk pekerjaan laboratorium. Sarakhman ID MOU sekolah menengah No. 8 Mozdok, Republik Ossetia Utara-Alania. 5. Pekerjaan laboratorium di sekolah dan di rumah: mekanik / V.F. Shilov.-M.: Pendidikan, 2007. 6. Kumpulan masalah dalam fisika. Kelas 7-9: panduan untuk siswa pendidikan umum. institusi / V.I. Lukashik, E.V. Ivanova.edisi ke-24.-M.: Pencerahan, 2010.
Pratinjau:
Lab #11
(pada model)
Objektif
Perangkat dan bahan
Kemajuan.
Lab #11
Studi tentang motor DC listrik
(pada model)
Objektif : berkenalan dengan model motor listrik DC dengan perangkat dan operasinya.
Perangkat dan bahan: model motor listrik, catu daya laboratorium, kunci, kabel penghubung.
Peraturan keselamatan.
Seharusnya tidak ada benda asing di atas meja. Perhatian! Listrik! Isolasi konduktor tidak boleh rusak. Jangan menyalakan sirkuit tanpa izin guru. Jangan menyentuh bagian motor yang berputar dengan tangan Anda.
Tugas dan pertanyaan pelatihan
1. Fenomena fisik apa yang mendasari aksi motor listrik?
2. Apa kelebihan motor listrik dibandingkan motor termal?
3. Dimana motor listrik DC digunakan?
Kemajuan.
1. Perhatikan model motor listriknya. Tunjukkan pada gambar 1 bagian utamanya.
2. Merakit rangkaian listrik yang terdiri dari sumber arus, model motor listrik, kunci, menghubungkan semuanya secara seri. Gambarlah diagram sirkuit.
Gambar 1
Buatlah kesimpulan.
3. Hidupkan motor. Jika mesin tidak hidup, temukan penyebabnya dan hilangkan.
4. Ubah arah arus dalam rangkaian. Amati putaran bagian motor listrik yang bergerak.
Gambar 1
Setiap motor listrik dirancang untuk melakukan pekerjaan mekanis karena konsumsi listrik yang diterapkan padanya, yang biasanya diubah menjadi gerakan rotasi. Meskipun dalam teknologi ada model yang segera membuat gerakan translasi benda kerja. Mereka disebut motor linier.
Dalam instalasi industri, motor listrik menggerakkan berbagai mesin dan perangkat mekanis yang terlibat dalam proses produksi teknologi.
Di dalam peralatan rumah tangga, motor listrik beroperasi di mesin cuci, penyedot debu, komputer, pengering rambut, mainan anak-anak, jam tangan, dan banyak perangkat lainnya.
Proses fisik dasar dan prinsip operasi
Saat bergerak ke dalam muatan listrik, yang disebut arus listrik, gaya mekanik selalu bekerja, cenderung membelokkan arahnya dalam bidang yang terletak tegak lurus terhadap orientasi garis gaya magnet. Kapan listrik melewati suatu penghantar logam atau kumparan yang terbuat darinya, maka gaya ini cenderung untuk menggerakkan/memutar setiap penghantar pembawa arus dan seluruh belitan secara keseluruhan.
Gambar di bawah menunjukkan bingkai logam yang melaluinya arus mengalir. Medan magnet yang diterapkan padanya menciptakan gaya F untuk setiap cabang bingkai, yang menciptakan gerakan rotasi.
Properti interaksi energi listrik dan magnet ini berdasarkan penciptaan gaya gerak listrik dalam sirkuit pembawa arus tertutup ini diterapkan pada setiap motor listrik. Desainnya meliputi:
belitan yang dilalui arus listrik. Itu ditempatkan pada jangkar inti khusus dan dipasang pada bantalan rotasi untuk mengurangi gaya gesek yang berlawanan. Desain ini disebut rotor;
stator yang menciptakan medan magnet yang, dengan garis gayanya, menembus muatan listrik yang melewati belitan belitan rotor;
perumahan untuk stator. Di dalam rumahan, soket pendaratan khusus dibuat, di dalamnya kandang luar bantalan rotor dipasang.
Secara sederhana, desain motor listrik paling sederhana dapat direpresentasikan dengan gambar bentuk berikut.
Ketika rotor berputar, torsi dibuat, yang kekuatannya tergantung pada desain keseluruhan perangkat, nilai yang diterapkan energi listrik, kerugiannya selama transformasi.
Nilai torsi maksimum yang mungkin dari mesin selalu lebih kecil dari energi listrik yang diberikan padanya. Hal ini ditandai dengan nilai faktor efisiensi.
Jenis-jenis motor listrik
Menurut jenis arus yang mengalir melalui belitan, mereka dibagi menjadi motor DC atau AC. Masing-masing dari dua kelompok ini memiliki sejumlah besar modifikasi menggunakan berbagai proses teknologi.
motor DC
Mereka memiliki medan magnet stator yang dibuat oleh elektromagnet permanen atau khusus dengan belitan eksitasi. Gulungan jangkar dipasang secara kaku di poros, yang dipasang pada bantalan dan dapat dengan bebas berputar di sekitar porosnya sendiri.
Perangkat utama dari mesin semacam itu ditunjukkan pada gambar.
Pada inti armature yang terbuat dari bahan feromagnetik terdapat belitan yang terdiri dari dua bagian yang dihubungkan secara seri, yang pada salah satu ujungnya dihubungkan dengan pelat pengumpul konduktif, dan pada ujung lainnya saling komutasi. Dua sikat grafit terletak di ujung yang berlawanan secara diametral dari angker dan ditekan ke bantalan kontak pelat kolektor.
Potensi positif dari sumber arus konstan disuplai ke sikat bawah pola, dan negatif ke sikat atas. Arah arus yang mengalir melalui belitan ditunjukkan oleh panah merah putus-putus.
Arus menyebabkan medan magnet kutub utara di bagian kiri bawah angker, dan kutub selatan di kanan atas (aturan gimlet). Hal ini menyebabkan tolakan kutub rotor dari kutub stasioner dengan nama yang sama dan tarik menarik ke kutub berlawanan pada stator. Sebagai hasil dari gaya yang diterapkan, gerakan rotasi terjadi, yang arahnya ditunjukkan oleh panah coklat.
Dengan rotasi angker lebih lanjut, dengan inersia, kutub berpindah ke pelat kolektor lainnya. Arah arus di dalamnya terbalik. Rotor melanjutkan rotasi lebih lanjut.
Desain sederhana dari perangkat pengumpul semacam itu menyebabkan hilangnya energi listrik yang besar. Motor semacam itu bekerja di perangkat dengan desain sederhana atau mainan untuk anak-anak.
Motor DC yang terlibat dalam proses produksi memiliki desain yang lebih kompleks:
belitan tidak dibagi menjadi dua, tetapi menjadi lebih banyak bagian;
setiap bagian belitan dipasang pada tiangnya sendiri;
perangkat pengumpul dibuat dengan sejumlah bantalan kontak sesuai dengan jumlah bagian belitan.
Sebagai hasilnya, koneksi yang mulus dari setiap kutub melalui pelat kontaknya ke sikat dan sumber arus dibuat, dan kehilangan daya berkurang.
Perangkat jangkar seperti itu ditunjukkan pada gambar.
Dengan motor DC listrik, arah putaran rotor dapat dibalik. Untuk melakukan ini, cukup dengan mengubah pergerakan arus dalam belitan ke kebalikannya dengan mengubah polaritas pada sumbernya.
motor AC
Mereka berbeda dari desain sebelumnya karena arus listrik yang mengalir dalam belitannya dijelaskan dengan mengubah arah (tanda) secara berkala. Untuk menyalakannya, tegangan disuplai dari generator dengan nilai variabel tanda.
Stator motor tersebut dibuat oleh sirkuit magnetik. Itu terbuat dari pelat feromagnetik dengan alur di mana belitan ditempatkan dengan konfigurasi bingkai (kumparan).
Motor sinkron
Gambar di bawah ini menunjukkan Prinsip operasi motor fase tunggal arus bolak-balik dengan rotasi sinkron medan elektromagnetik rotor dan stator.
Dalam alur sirkuit magnetik stator, pada ujung yang berlawanan secara diametris, konduktor belitan ditempatkan, secara skematis ditunjukkan dalam bentuk bingkai yang melaluinya arus bolak-balik mengalir.
Pertimbangkan kasus untuk momen waktu yang sesuai dengan berlalunya bagian positif dari setengah gelombangnya.
Di sangkar bantalan, rotor dengan magnet permanen built-in berputar bebas, di mana kutub "mulut N" utara dan kutub "mulut S" selatan diucapkan. Ketika arus setengah gelombang positif mengalir melalui belitan stator, medan magnet dengan kutub "S st" dan "N st" dibuat di dalamnya.
Gaya interaksi muncul antara medan magnet rotor dan stator (kutub dengan nama yang sama tolak-menolak, dan kutub yang berlawanan tarik menarik), yang cenderung mengubah angker motor listrik dari posisi sewenang-wenang ke posisi akhir, ketika kutub yang berlawanan sedekat mungkin satu sama lain.
Jika kita mempertimbangkan kasus yang sama, tetapi untuk saat ketika arus setengah gelombang terbalik - negatif mengalir melalui konduktor rangka, maka rotasi dinamo akan terjadi dalam arah yang berlawanan.
Untuk memberikan gerakan terus-menerus ke rotor di stator, tidak satu belitan rangka dibuat, tetapi sejumlah tertentu, sehingga masing-masing ditenagai oleh sumber arus yang terpisah.
Prinsip operasi motor tiga fase arus bolak-balik dengan rotasi sinkron medan elektromagnetik rotor dan stator ditunjukkan pada gambar berikut.
Dalam desain ini, tiga belitan A, B dan C dipasang di dalam sirkuit magnetik stator, digeser pada sudut 120 derajat satu sama lain. Belitan A disorot dengan warna kuning, belitan B berwarna hijau, dan belitan C berwarna merah. Setiap belitan dibuat dengan bingkai yang sama seperti pada kasus sebelumnya.
Pada gambar untuk setiap kasus, arus hanya melewati satu belitan dalam arah maju atau mundur, yang ditunjukkan oleh tanda "+" dan "-".
Dengan berlalunya setengah gelombang positif dalam fase A dalam arah maju, sumbu medan rotor mengambil posisi horizontal karena kutub magnet stator terbentuk di bidang ini dan menarik armature yang bergerak. Kutub rotor yang berlawanan cenderung mendekati kutub stator.
Ketika setengah gelombang positif masuk dalam fase C, angker akan berputar 60 derajat searah jarum jam. Setelah arus diterapkan ke fase B, rotasi jangkar yang serupa akan terjadi. Setiap aliran arus berikutnya pada fase berikutnya dari belitan berikutnya akan memutar rotor.
Jika tegangan jaringan tiga fase yang digeser sepanjang sudut 120 derajat dibawa ke setiap belitan, maka arus bolak-balik akan bersirkulasi di dalamnya, yang akan melepaskan angker dan membuat rotasi sinkronnya dengan medan elektromagnetik yang disediakan.
Desain mekanis yang sama telah berhasil diterapkan di motor stepper tiga fase. Hanya di setiap belitan, dengan bantuan kontrol, pulsa DC disuplai dan dilepas sesuai dengan algoritma yang dijelaskan di atas.
Peluncuran mereka memulai gerakan rotasi, dan penghentian pada titik waktu tertentu memastikan rotasi poros dan berhenti pada sudut terprogram untuk melakukan operasi teknologi tertentu.
Dalam kedua sistem tiga fase yang dijelaskan, adalah mungkin untuk mengubah arah putaran jangkar. Untuk melakukan ini, Anda hanya perlu mengubah urutan fase "A" - "B" - "C" ke yang lain, misalnya, "A" - "C" - "B".
Kecepatan rotasi rotor diatur oleh durasi periode T. Pengurangannya menyebabkan percepatan rotasi. Amplitudo arus dalam fase tergantung pada resistansi internal belitan dan nilai tegangan yang diterapkan padanya. Ini menentukan jumlah torsi dan daya motor listrik.
Motor asinkron
Desain motor ini memiliki sirkuit magnetik stator yang sama dengan belitan seperti pada model fase tunggal dan tiga fase yang dipertimbangkan sebelumnya. Mereka mendapatkan nama mereka karena rotasi non-sinkron dari medan elektromagnetik dinamo dan stator. Hal ini dilakukan dengan memperbaiki konfigurasi rotor.
Intinya terbuat dari pelat baja listrik dengan alur. Konduktor aluminium atau tembaga dipasang di dalamnya, yang ditutup oleh cincin konduktif di ujung angker.
Ketika tegangan diterapkan pada belitan stator, arus listrik diinduksi dalam belitan rotor oleh gaya gerak listrik dan medan magnet dinamo dibuat. Ketika medan elektromagnetik ini berinteraksi, rotasi poros motor dimulai.
Dengan desain ini, pergerakan rotor hanya dimungkinkan setelah medan elektromagnetik yang berputar muncul di stator dan berlanjut dalam mode operasi asinkron dengannya.
Motor asinkron lebih sederhana dalam desain. Oleh karena itu, mereka lebih murah dan banyak digunakan dalam instalasi industri dan peralatan rumah tangga.
Motor linier
Banyak badan kerja mekanisme industri melakukan gerakan bolak-balik atau translasi dalam satu bidang, yang diperlukan untuk pengoperasian mesin pengerjaan logam, kendaraan, pukulan palu saat mengemudi tumpukan ...
Memindahkan benda kerja seperti itu dengan bantuan gearbox, sekrup bola, penggerak sabuk, dan perangkat mekanis serupa dari motor listrik putar memperumit desain. Kontemporer solusi teknis dari masalah ini adalah pengoperasian motor listrik linier.
Stator dan rotornya memanjang dalam bentuk strip, dan tidak dilipat menjadi cincin, seperti pada motor listrik putar.
Prinsip operasinya adalah memberikan gerakan linier reciprocating ke runner-rotor karena transfer energi elektromagnetik dari stator tetap dengan sirkuit magnetik terbuka dengan panjang tertentu. Di dalamnya, dengan menyalakan arus secara bergantian, medan magnet yang bergerak dibuat.
Ini bekerja pada belitan jangkar dengan kolektor. Gaya-gaya yang timbul pada mesin seperti itu menggerakkan rotor hanya dalam arah linier sepanjang elemen pemandu.
Motor linier dirancang untuk beroperasi pada konstanta atau arus bolak-balik, dapat bekerja dalam mode sinkron atau asinkron.
Kerugian dari motor linier adalah:
kompleksitas teknologi;
harga tinggi;
kinerja energi yang rendah.
