Какое явление используется в устройстве электродвигателей: Электродвигатель — урок. Физика, 8 класс.

Содержание

Электродвигатель постоянного тока: принцип работы и действия, устройство, характеристики

Содержание

  1. Краткая история создания
  2. Принцип действия электродвигателя постоянного тока
  3. Устройство электродвигателя постоянного тока
  4. Особенности и характеристики электродвигателя постоянного тока

Сейчас невозможно представить нашу жизнь без электродвигателей. Они приводят в действие станки, бытовую технику и инструменты, поезда, трамваи и троллейбусы, компьютеры, игрушки и разные подвижные механизмы, устанавливаются на производственных станках, если частоту вращения рабочего вала требуется регулировать в широком диапазоне. Агрегаты для преобразования электрической энергии в механическую представлены множеством видов и моделей (синхронные, асинхронные, коллекторные и т.д.). Из этой статьи вы узнаете, что такое электродвигатель постоянного тока, его устройство и принцип действия.

Краткая история создания

Разные ученые пытались создать экономичный и мощный двигатель еще с первой половины 19 века. Основой послужило открытие М.Фарадея, сделанное в 1821 г. Он обнаружил, что помещенный в магнитное поле проводник вращается. Отталкиваясь от этого, в 1833 г изобретатель Томас Дэвенпорт смог сконструировать двигатель постоянного тока, а позже, в 1834 г, ученый Б.С.Якоби придумал прообраз современной модели двигателя с вращающимся валом. Устройство, более похожее на современные агрегаты, появилось в 1886 г, и до сегодняшнего дня электродвигатель продолжает совершенствоваться.

Принцип действия электродвигателя постоянного тока

На мысль о создании двигателя ученых натолкнуто следующее открытие. Помещенная в магнитное поле проволочная рамка с пропущенным по ней током начинает вращаться, создавая механическую энергию. Принцип действия электродвигателя постоянного тока основывается на взаимодействии магнитных полей рамки и самого магнита. Но одна рамка после определенного количества вращений замирает в положении, параллельном внешнему магнитному полю. Для продолжения движения необходимо добавить вторую рамку и в определенный момент переключить направление тока.

Вместо рамок в двигателе используется набор проводников, на которые подается ток, и якорь. При запуске вокруг него возбуждается магнитное поле, взаимодействующее с полем обмотки. Это заставляет якорь повернуться на определенный угол. Подача тока на следующие проводники приводит к следующему повороту якоря, и далее процесс продолжается.

Магнитное поле создается либо с помощью постоянного магнита (в маломощных агрегатах), либо с помощью индуктора/обмотки возбуждения (в более мощных устройствах).

Попеременную зарядку проводников якоря обеспечивают щетки, сделанные из графита или сплава графита и меди. Они служат контактами, замыкающими электрическую сеть на выводы пар проводников. Изолированные друг от друга выводы представляют собой кольцо из нескольких ламелей, которое находится на оси вала якоря и называется коллекторным узлом. Благодаря поочередному замыканию ламелей щетками двигатель вращается равномерно. Степень равномерности работы двигателя зависит от количества проводников (чем больше, тем равномернее).

Устройство электродвигателя постоянного тока

Теперь, когда вы знаете, как работает электродвигатель постоянного тока, пора ознакомиться с его конструкцией.

Как и у других моделей, основу двигателя составляют статор (индуктор) – неподвижная часть, и якорь вкупе с щеточноколлекторным узлом – подвижная часть. Обе части разделены воздушным зазором.

В состав статора входят станина, являющаяся элементом магнитной цепи, а также главные и добавочные полюса. Обмотки возбуждения, необходимые для создания магнитного поля, находятся на главных полюсах. Специальная обмотка, улучшающая условия коммутации, расположена на добавочных полюсах.

Якорь представляет собой узел, состоящий из магнитной системы (она собрана из нескольких листов), набора обмоток (проводников), уложенных в пазы, и коллектора, который подводит постоянный ток к рабочей обмотке.

Коллектор имеет вид цилиндра, собранного из изолированных медных пластин. Он насажен на вал двигателя и имеет выступы, к которым подходят концы секций обмотки якоря. Щетки снимают ток с коллектора, входя с ним в скользящий контакт. Удержание щеток в нужном положении и обеспечение их нажатия на коллектор с определенной силой осуществляется щеткодержателями.

Многие модели двигателей оснащены вентилятором, задача которого – охлаждение агрегата и увеличение продолжительности рабочего периода.

Особенности и характеристики электродвигателя постоянного тока

Эксплуатационные характеристики электродвигателя постоянного тока позволяют широко использовать это устройство в самых разных сферах – от бытовых приборов до транспорта. К его преимуществам можно отнести:

  • Экологичность. При работе не выделяются вредные вещества и отходы.
  • Надежность. Благодаря довольно простой конструкции он редко ломается и служит долго.
  • Универсальность. Он может использоваться в качестве как двигателя, так и генератора.
  • Простота управления.
  • Возможность регулирования частоты и скорости вращения вала – достаточно подключить агрегат в цепь переменного сопротивления.
  • Легкость запуска.
  • Небольшие размеры.
  • Возможность менять направление вращения вала. В двигателе с последовательным возбуждением нужно изменить направление тока в обмотке возбуждения, во всех остальных типах – в якоре.

Как и любое устройство, электродвигатели постоянного тока имеют и «слабые стороны»:

  • Их себестоимость, следовательно, и цена достаточно высока.
  • Для подключения к сети необходим выпрямитель тока.
  • Самая уязвимая и быстроизнашивающаяся деталь – щетки – требует периодической замены.
  • При сильной перегрузке может случиться возгорание. Если соблюдать правила эксплуатации, такая возможность исключена.

Но, как видите, достоинства явно перевешивают, поэтому на данный момент электродвигатель является одним из наиболее экономичных и эффективных устройств. Зная устройство и принцип работы электродвигателя постоянного тока, вы сможете самостоятельно собрать и разобрать его для техосмотра, чистки или устранения неисправностей.


33. Телефон. Микрофон.

Физика 8 класс.

33. ТЕЛЕФОН. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Вариант 1

I (1) На рисунке изображена схема устройства …

1. микрофона. 2. телефона.

Как называют деталь, обозначенную на рисунке номером …
II (1) один? 1. Корпус.

  1. (1) два? 2. Мембрана.

  2. (1) три? 3. Крышка.

V (1) четыре? 4. Постоянный магнит.

VI (1) пять? 5. Катушки.

VII (2) Собраны три установки приборов а, б, в (рис).

В какой из них проводник АВ придет в движение, если замкнуть ключ К

1. а. 2. б. 3. в.

VIII (3) Какое условие необходимо для получения в проводнике

индукционного тока?

  1. Проводник, концы которого соединены между собой, надо двигать так, чтобы
    он пересекал маг­нитные линии.

  2. Магнит надо двигать так, чтобы его магнитные линии пересекали проводник, концы которого соединены между собой.

  3. Проводник надо двигать вдоль магнитных линий.

  4. Проводник, концы которого соединены между собой,
    надо поместить в магнитное поле.

IX (1) Агрегат, в котором соединены …, называют турбогене­ратором.

  1. генератор и паровая турбина

  2. генератор и гидротурбина

  3. электродвигатель и гидротурбина

Физика 8 класс.

33. ТЕЛЕФОН. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Вариант 2

I (1) На рисунке изображена схема устройства …


  1. микрофона. 2. телефона.

Как называют деталь, обозначенную на рисунке номером …

II (1) одон? 1. Неподвижный электрод.

III (1) два? 2. Угольный порошок.

IV (1) три? 3. Угольная колодка.

V (1) четыре? 4. Мембрана.

VI (1) пять? 5. Корпус.

VII (2) Какое из приведенных ниже утвержде­ний правильное?

  1. Если проводник поместить между полюсами магнита, то он придет
    в движение.

  2. Если по проводнику пойдет ток, то он придет в движение.

3. Если по проводнику, помещенному в магнитное поле, пропустить ток, то он придет в движение.

VIII (2) На каком опыте можно показать возникновение индукционного тока?

  1. Проводник, концы которого присоединены к гальвано­
    метру, надо поместить в магнитное поле.

  2. Проводник, концы которого присоединены к гальвано­
    метру, надо двигать вдоль магнитных линий.

  3. Магнит или проводник, концы которого присоединены
    к гальванометру, надо двигать так, чтобы магнитные
    линии пересекали проводник.

IX (3) Электромагнитной индукцией называют явление возник­новения …

1. магнитного поля вокруг проводника при прохождении
по нему электрического тока.

  1. электрического тока в проводнике, пересекающем магнитные линии.

  1. электрического тока в проводнике.

Физика 8 класс.

33. ТЕЛЕФОН. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Вариант З

I (4) В каком порядке нужно расположить приведенные ниже физические явления, чтобы описать работу телефона?

1. Колеблется мембрана.

2. Изменяется сила тока в ка­тушке.

3. Колеблется слой воздуха, прилегающий к мем­бране.

4. Изменяется магнитное поле.

5. Колебания воз­духа доходят до органов слуха.

1. 2, 1, 3, 4, 5;

2. 5, 3, 2, 1, 4;

3. 2, 4, 1, 3, 5;

4. 1, 5, 2, 4, 3.

II (2) Какое явление используется в устройстве электродвига­телей?

  1. Вращение рамки в магнитном поле.

  2. Вращение рамки с током.

  3. Вращение рамки с током в магнитном иоле.

III (1) Кто и когда изобрел электродвигатель?

  1. Фарадей в 1832 г.

  2. Якоби в 1834 г.

  3. Ладыгин в 1838 г.

  4. Фарадей в 1820 г.

  5. Якоби в 1838 г.

IV (1) Какую задачу ставил перед собой Фарадей, приступая к работе, которая привела его к открытию явления электромагнитной индукции?

  1. С помощью электрического тока получить магнитное поле.

  2. Превратить магнетизм в электричество.

  3. С помощью электрического поля получить ток.

V (2) На каком физическом явлении основано устройство и действие генераторов электрического тока?

  1. На явлении электромагнитной индукции.

  1. На явлении возникновения магнитного поля вокруг проводника с током.

  1. На явлении возникновения электрического поля.

VI (1) Агрегат, в котором соединены …, называют гидрогене­ратором.

  1. генератор и паровая турбина

  2. генератор и гидротурбина

  3. электродвигатель и гидротурбина

Физика 8 класс.

33. ТЕЛЕФОН. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Вариант 4

I (6) В каком порядке нужно расположить приведенные ниже физические явления, чтобы описать работу микрофона?

1. Колеблющаяся мембрана нажимает на угольный поро­шок.

2. Колеблющийся воздух достигает мембраны.

3. Го­лосовые связки говорящего колеблются.

4. Изменяется сила тока в цепи телефона.

5. Колеблется воздух.

6. Изме­няется сопротивление угольного порошка.

7. Мембрана колеблется.

8. Контакты между отдельными зернышками угольного порошка изменяются.

1. 3, 5, 2, 7, 1, 8, 6, 4;

2. 7, 2, 1, 3, 5, 8, 4, 6;

3. 1, 4, 6, 8, 7, 2, 5, 3;

4. 8, 7, 6, 1, 2. 3, 5, 4.

II (2) Собраны три установки приборов по схемам, указанным на рисунке . В каком из них: а, б или в — рамка повернется вокруг оси, если замкнуть цепь?

1. а. 2. б. 3. в.

III (1) Каков КПД мощных электродвигателей?

1. До 65%. 2. До 30%. 3. До 40%. 4. До 98%

IV (1) Кем было открыто явление электромагнитной индукции?

1. Б. С. Якоби.

2. М. Фарадеем.

3. Э. X. Ленцем.

4. А. Н. Ладыгиным.

V (2) На рисунке показаны схемы четырех опытов. В каких установках будет возникать индукционный ток? (Стрел­кой указано направление движения проводника или маг­нита.)

  1. 1 и 2; 2. 1 и 3; 3. 2 и 4; 4. 2 и 3; 5. 1 и 4.

VI (1) Какие превращения энергии происходят в турбогенера­торах?

  1. Энергия воды превращается в энергию электрического тока.

  2. Энергия топлива превращается в энергию электри­ческого тока.

Двигательный эффект: научный проект по магнетизму и электричеству

Это простое устройство показывает, что когда электрический ток течет через магнитное поле, на ток действует сила.

Эту силу можно использовать для создания электродвигателя.

Тема: 

Инженерия и технология

Реальные проблемы и решения

Физика

Электричество и магнетизм

Механика

Ключевые слова: электромагнит

0003

exhibit-based

NGSS and EP&Cs: 

PS

PS2

PS3

CCCs

Cause and Effect

Energy And Matter


Video Demonstration

Tools and Materials

  • От двух до четырех небольших дисковых магнитов
  • Одна или две 1,5-вольтовые батарейки для фонарика.
  • От двух до трех футов (от 60 см до 1 метра) гибкого провода, такого как одножильный или многожильный соединительный провод или магнитный провод.
  • Изоляционная лента
  • Наждачная бумага
  • Стол
  • Партнер

Сборка

  1. Снимите изоляцию с концов провода. (Используйте нож для многожильного провода или используйте наждачную бумагу, чтобы удалить почти невидимую изоляционную эмаль с магнитного провода.)
  2. Приклейте батарейку (или две) к краю стола. Если вы используете две батареи, закрепите их лентой так, чтобы они были расположены последовательно, при этом положительный вывод одной батареи касался отрицательного вывода другого аккумулятора.
  3. Рядом с клеммой каждой батареи приклейте концы провода к столу. Позвольте оставшейся части проволоки свисать над краем стола в виде петли.
  4. Сгруппируйте дисковые магниты в одну цилиндрическую кучу.

Действия и уведомления

Попросите одного человека у края стола держать сгруппированные магниты рядом с нижней частью петли из проволоки.

На столе попросите другого человека прикоснуться одним концом провода к положительной стороне батареи (или батарей) и одновременно прикоснуться другим концом провода к отрицательной стороне.

(См. фотографии вверху.) Проволочная петля будет прыгать в том или ином направлении.

Если вы измените направление тока, провод перескочит в противоположном направлении. Чтобы изменить направление тока, подключите провод, который был подключен к положительному концу батареи, к отрицательному концу и наоборот.

Посмотрите, что еще произойдет, если вы измените ориентацию магнитов или подержите их в другом месте рядом с проводом.

Что происходит?

Магнитное поле дисковых магнитов воздействует на электрический ток, протекающий по проводу. Провод будет двигаться вверх или вниз, вперед или назад, в зависимости от направления тока и направления магнитного поля дисков.

Чтобы предсказать направление движения, вы можете использовать математический инструмент, называемый правилом правой руки

. Поместите правую руку рядом с отрезком провода, который проходит между магнитами диска. Сделайте ладонь ровной, большой палец должен быть отведен в сторону — большой палец должен быть под прямым углом к ​​остальным. Поместите руку так, чтобы большой палец указывал вдоль провода в направлении прохождения электрического тока (ток течет от положительного вывода батареи к отрицательному полюсу), а пальцы указывали от северного полюса дисковых магнитов к их южный полюс. (Вы можете найти северный полюс магнитов с помощью компаса; южный конец компаса будет указывать на северный полюс магнита.) Затем ваша ладонь будет естественным образом «толкать» в направлении магнитной силы, действующей на провод. .

Отклоняющая сила, которую магнит оказывает на провод с током, является механизмом работы большинства электродвигателей. Любопытно (и к счастью для нашего чувства симметрии!), обратный эффект также верен: переместите петлю провода через полюс магнита, и по проводу начнет течь ток. Это, конечно, принцип электрического генератора. Электрический ток, который вы генерируете, перемещая эту единственную петлю провода через слабое магнитное поле дисковых магнитов, слишком слаб, чтобы его можно было обнаружить любыми микроамперметрами, кроме самых чувствительных.

Дальше

Этот эксперимент создает лишь короткий импульс движения. Мотор требует непрерывного движения. Эта проблема была первоначально решена в начале 1800-х годов изобретением коммутаторов. Коммутатор представляет собой скользящий контакт, который не только создает электрический контакт с вращающейся проволочной петлей, но и позволяет изменять направление тока на противоположное каждые полпериода вращения.

Первые электродвигатели были сконструированы в 1821 году Майклом Фарадеем в Англии и усовершенствованы в 1831 году Джозефом Генри в Соединенных Штатах.


Сопутствующие закуски

Мотор в разобранном виде

Сделать простой мини-мотор.

Магнитные маятники

Медные катушки становятся электромагнитными качелями.

Генератор в разобранном виде

Встряхните как раз, чтобы увидеть свет.



Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4. 0 International License.

Атрибуция: Педагогический институт Exploratorium

Электродвигатель: физика, эффективность и типы

Большинство из нас используют электродвигатели каждый день; питание электрической зубной щетки по утрам, вращение вентиляторов для охлаждения компьютера или запуск двигателя в автомобиле. Эти устройства преобразуют электрическую энергию в механическую и делают это с помощью всего одной движущейся части! В этой статье объясняются основные принципы работы электродвигателя, его компоненты, а также некоторые распространенные типы и области применения электродвигателей.

Электродвигатель Определение

Электродвигатель представляет собой электромеханическое устройство, которое преобразует входную электрическую энергию в выходную механическую энергию. В двигателях постоянного тока это достигается в первую очередь за счет взаимодействия стационарного магнитного статора и электромагнитного ротора, создающего силу, это известно как моторный эффект.

Провод, по которому течет ток, создает магнитное поле вокруг провода. Когда это электромагнитное поле взаимодействует с другим магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом или электромагнитом, на провод действует сила.

Величина силы зависит от напряженности постоянного магнитного поля, длины провода, проходящего через поле, и величины тока, определяемой уравнением моторного эффекта. Двигательный эффект наиболее силен, когда провод / ток и магнитное поле находятся под углом 90 ° друг к другу, при этом сила эффекта уменьшается до нуля, если провод и магнитное поле параллельны.

(слева) Схема моторного эффекта, показывающая взаимодействие провода с током с магнитным полем, создающим силу на проводе. (справа) Левосторонний инструмент Флеминга — способ определения направления силы на проволоке. Изучайте умные оригиналы.

F=B×I×L

F – сила в ньютонах (Н)

B – плотность магнитного потока в тесла (Тл)

I – сила тока в амперах (А)

Li – длина проводника в метрах( m)

Правило левой руки Флеминга

Правило левой руки Флеминга — это простой инструмент, с помощью которого можно легко определить направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Используя левую руку, держите большой, указательный и средний пальцы под прямым углом друг к другу, как показано выше. Затем укажите указательным пальцем в направлении магнитного поля (с севера на юг), а средним пальцем в направлении тока (+ к -). Затем ваш большой палец указывает в направлении результирующей силы на проводе!

Типы электродвигателей

Существует бесчисленное множество вариантов конструкции электродвигателей для различных применений, но они делятся на две основные категории: двигатели переменного тока (AC) и двигатели постоянного тока (DC).

Двигатели постоянного тока

Простейшая форма двигателя постоянного тока состоит из стационарного магнитного поля и проводящей катушки, соединенной с коммутатором с разъемным кольцом, который подключается к источнику питания постоянного тока через щетки. На приведенной ниже диаграмме показан двигатель этого типа в исходном положении.

Схема, показывающая компоненты очень простого двигателя постоянного тока и то, как они создают вращательную силу вокруг оси двигателя. Росс Макдональд, StudySmarter Originals.

Теперь давайте пошагово рассмотрим, как работает двигатель постоянного тока:

  1. Когда на щетки подается напряжение, коммутатор с разъемным кольцом передает это напряжение на катушку, которая создает ток в катушке. Катушка с током находится в магнитном поле, поэтому эффект двигателя создает противоположную силу на каждой стороне катушки, поскольку ток течет в противоположных направлениях. Это создает вращающую силу на катушке, и в этом примере двигатель начинает вращаться против часовой стрелки.

  2. После поворота на 90 градусов от исходного положения коммутатор с разъемным кольцом меняет направление тока на обратное. Это приводит к тому, что сторона катушки в верхней части вращения теперь испытывает силу, направленную вниз, а сторона катушки в нижней части двигателя испытывает силу, направленную вверх. В сочетании с импульсом от начального вращения это продолжает ускорять катушку при вращении против часовой стрелки.

  3. После поворота еще на 180° коммутатор с разъемным кольцом снова меняет направление тока и направление сил, действующих на катушку. Это ускоряет катушку на следующем полуобороте, и эта последовательность продолжается, пока двигатель вращается.

Кольцевой коммутатор используется для надежного переключения направления тока в катушке с той же скоростью, что и двигатель. Как видно на схеме выше, коммутатор с разъемным кольцом состоит из двух полуцилиндрических проводников, прикрепленных к каждому концу катушки двигателя. Щетки проводят ток от источника питания на две половины коллектора с разъемным кольцом.

Когда двигатель вращается, коллектор с разрезным кольцом вращается вместе с ним. Поскольку щетки остаются неподвижными, это приводит к тому, что каждая сторона коллектора с разрезным кольцом контактирует с положительной щеткой на один полуоборот, а с отрицательной щеткой на другой полуоборот. Это приводит к тому, что полярность напряжения, подаваемого со щеток на катушку, меняется каждые пол-оборота, а также меняет направление тока.

Поскольку работа щеток и коллектора с разъемным кольцом зависит от физического скользящего контакта, часто это первая часть двигателя постоянного тока, которую необходимо заменить по мере износа щеток.

Существует три основных подхода к увеличению мощности двигателя постоянного тока:

  • Увеличение силы магнитного поля. Это увеличивает член В в уравнении моторного эффекта, создавая большую силу на катушке.

  • Добавление дополнительных витков (петлей) в катушку. Это увеличивает общую длину катушки, увеличивая Lчлен в уравнении двигательного эффекта и создавая большую силу.

  • Использование более высокого тока в катушке. Это увеличивает член в уравнении двигательного эффекта, создавая большую силу.

Производительность также можно улучшить, добавив железный сердечник к ротору электромагнита, как показано на более типичном двигателе постоянного тока ниже.

Схема типичного двигателя постоянного тока, показывающая катушку ротора с множеством контуров и железным сердечником для повышения производительности. Википедия.

Бесщеточный двигатель постоянного тока более совершенным типом. Как следует из названия, основное отличие этого типа двигателя заключается в том, что он не имеет коллектора с разрезным кольцом или щеточных компонентов. Вместо этого полярность напряжения питания постоянного тока изменяется в цифровом виде с помощью полупроводникового контроллера. Преимущество этого заключается в повышенной надежности, поскольку щетки в щеточных двигателях часто изнашиваются и требуют замены, а также в целом обеспечивает лучшую производительность.

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока работают по тому же принципу, что и двигатели постоянного тока, но с некоторыми ключевыми отличиями. Как правило, обмотки катушки образуют статор (неподвижную часть) двигателя, а ротор представляет собой постоянный магнит или электромагнит.

В источнике питания переменного тока напряжение меняется синусоидально от положительного к отрицательному, как показано ниже. Когда переменное напряжение подается на обмотки катушки статора электромагнита, переменное напряжение создает переменное магнитное поле. В двигателе переменного тока это переменное магнитное поле используется для создания вращающей силы на роторе и вращения двигателя. Коммутатор с разъемным кольцом больше не нужен, так как направление тока меняется на противоположное при подаче переменного тока.

(Вверху) — Синусоидальное изменение напряжения в сети переменного тока. (Внизу) — Соответствующая сила и направление магнитного поля, создаваемого электромагнитом с приложенным переменным напряжением. Росс Макдональд, StudySmarter Originals

Функции электродвигателей

Электродвигатели используются в бесчисленных устройствах, с которыми мы взаимодействуем каждый день. В бытовых устройствах обычно используется двигатель постоянного тока, если они питаются от батареи, и двигатель переменного тока, если они питаются от сети. Это делается для того, чтобы избежать преобразования источника питания с переменного тока на постоянный или наоборот, что снизит эффективность и увеличит стоимость из-за необходимых дополнительных компонентов. Ниже вы можете увидеть применение двигателей постоянного и переменного тока в повседневном использовании.

Домохозяйства DC Motors :

  • Электрическая зубная щетка
  • Вентилятор по охлаждению ноутбука
  • CAR с дистанционным управлением. :

    • Вытяжка
    • Кухонный миксер
    • Пылесос
    • Стиральная машина
    • Микроволновая печь

    Расчет мощности электродвигателя

    При расчете мощности электродвигателя необходимо учитывать две переменные: выходную мощность и входную мощность.

    Выходная мощность электродвигателя

    Поскольку мощность равна энергии в секунду, мы можем рассчитать выходную механическую мощность двигателя, измерив время, необходимое для выполнения известного объема работы. В простом эксперименте для этого можно было бы использовать двигатель, поднимающий массу, наматывая ее на веревку.

    Мы знаем, что выполненная работа равна силе, умноженной на расстояние, на котором она приложена:

    workdone[J]=force[N]×distance[m]

    Механическая мощность двигателя (то есть выходная мощность двигателя) находится путем деления количества полезной работы, выполненной на количество секунд, в течение которых она взялся за завершение работы.

    PMech[W]=POut[W]=workdone[J]timetake[s]

    Потребляемая мощность электродвигателя

    Потребляемая мощность электродвигателя может быть найдена с использованием общего уравнения электрической мощности. Обратите внимание, что это можно сделать, потому что входная мощность электродвигателя представляет собой электрическую мощность.

    PElec=PIn=Напряжение[В]×Ток[А]

    КПД электродвигателя

    Эффективность устройства — это способ измерения того, сколько энергии, которую вы вкладываете, преобразуется в полезную выходную энергию. Общая формула КПД устройства:

    КПД = полезная выходная мощностьвходная мощность

    Для электродвигателя входная мощность является электрической, а выходная — механической. Основным источником отработанной энергии в электродвигателе является тепло – оно вырабатывается как электрическое сопротивление проволочных катушек и трение между подвижными и статическими компонентами.

    КПД двигателя можно рассчитать, разделив полезную выходную механическую мощность на общую потребляемую электрическую мощность. Это преобразуется в процентную эффективность путем умножения на 100.

    КПД двигателя=PmechoutPelecin×100%

    Подъем груза 20N на вертикальное расстояние 1м требует 20J работы. Мотор тянет 0,75 А на 12 В на 3 секунды для подъема груза. Найти:

    1. Потребляемая мощность двигателя.
    2. Выходная мощность двигателя.
    3. КПД двигателя.

    Потребляемая мощность

    Потребляемая мощность двигателя находится путем умножения напряжения на потребляемый ток:

    Pelecin=Voltage×Current=12V×0.75A=9W

    Выходная мощность

    9 9 0 мощность двигателя находится путем погружения количества выполненной работы во время (в секундах), затраченное на выполнение работы:

    Pmechout=workdonetimetaken=20J3s=6,67 Вт

    КПД двигателя

    КПД двигателя рассчитывается путем нахождения доли входной мощности, которая преобразуется двигателем в полезную выходную мощность. Чтобы найти КПД в процентах, мы умножаем это отношение на 100:

    КПД двигателя=6,67W9W×100%=74,1%

    Электродвигатели – основные выводы

    • Электродвигатели работают благодаря явлению, называемому моторным эффектом. Двигательный эффект — это сила, действующая на проводник с током, когда он проходит через магнитное поле.
    • Силу силы можно увеличить, увеличив либо напряженность магнитного поля, ток в проводе, либо длину провода в магнитном поле.
    • В двигателе постоянного тока используется коммутатор с разъемным кольцом для изменения направления тока в проволочной катушке каждые пол-оборота. Это гарантирует, что сила, действующая на проволочную катушку, всегда продолжает ускорять вращение катушки и раскручивать двигатель.
    • Двигатель переменного тока также использует эффект двигателя для вращения, но использует источник питания переменного тока для изменения направления тока вместо коммутатора с разъемным кольцом. Обычно двигатели переменного тока имеют обмотку катушки в статоре и ротор с постоянным магнитом или электромагнитом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *