DC Motorna teorija

Zeitgeist Addendum (November 2018).

Anonim

DC Motorna teorija

DC električnih vezij


Vprašanje 1

Če sta konca žične zanke pritrjena na dva polkrožna kovinska traka, razporejena tako, da sta dva trakova skoraj tvorita celoten krog, in tiste trakove se dotaknejo z dvema "ščetkama", ki se povezujeta z nasprotnimi polovi akumulatorja, na način bo žična zanka zasukala "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00384x01.png">

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

V smeri urnega kazalca, neprekinjeno.

Opombe:

Vprašajte svoje učence s tem vprašanjem: ali obstaja način, kako lahko žično zanko neprekinjeno zavrtimo, ne da bi pri tem uporabili polkrogle kovinske trakove, da bi prišli do stika z baterijo? Vprašajte svoje učence o tem, kako imenujeta dva polkroga kovinskega traku, v terminologiji električnega motorja / generatorja.

Vprašanje 2

Ko se stikalo zapre, bo ampermeter sprva registriral veliko količino toka, potem se bo tok s časom razpadel v veliko manjšo vrednost, ko bo motor pospešil:

Glede na zakon Ohma, kjer naj bi bil tok neposredna funkcija napetosti in odpornosti (I = E / R ), pojasni, zakaj se to zgodi. Navsezadnje se upogibni upor motorja ne spremeni, ko se vrti, napetost baterije pa je dokaj stalna. Zakaj se tok močno razlikuje med začetnim zagonom in polno obratovalno hitrostjo? # 2?> Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Tok motorja je obratno sorazmeren s hitrostjo, zaradi nasprotnega EMF, ki ga proizvaja armatura, ko se vrti.

Nadaljnje vprašanje: pripravite shematski diagram, ki prikazuje enakovredno vezje baterije, stikala, ampermetra in motorja, pri čemer je nasprotni EMF motorja predstavljen kot drug simbol akumulatorja. Na kakšen način mora biti napetost proti elektromagnetnim motnjam v nasprotju z napetostjo akumulatorja ali pomoč pri napetosti akumulatorja?

Opombe:

Tako imenovani "upogibni" tok električnega motorja med zagonom je lahko precej velik, več kot desetkratni običajni polni obremenitveni tok!

Vprašanje 3

Elektromotor za enosmerno napetost pri 4500 vrtljajih na minuto porabi 3 ampera toka z 110 volti, merjenimi na njegovih sponkah. Odpornost navitij armature, merjena z ohmmetrom, ko je motor v mirovanju, brez napajanja, je 2, 45 ohma. Koliko obratno število EMF je motor, ki ustvarja pri 4500 obratih na minuto?

Koliko tokovnih impulzov bo pri prvem zagonu motorja (vrtilna hitrost = 0 RPM), ponovno prevzeti 110 voltov na sponkah?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

E števec = 102, 65 V @ 4500 RPM

I ustrahovanje = 44, 9 A

Opombe:

Ta izračun učencem pomaga ugotoviti, kako pomemben je "udarni" tok električnega motorja.

Vprašanje 4

Če skozi to žico preide električni tok, v katero smer se potisne žica (z interakcijo magnetnih polj)?

Ali je to primer električnega motorja ali električnega generatorja "# 4"> Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Žica bo potisnjena v tem primeru motorja .

Opombe:

Vizualna pomoč za razumevanje interakcije dveh magnetnih polj je diagram, ki prikazuje linije fluksa, ki izhajajo iz trajnih magnetov, proti krožnim linijam toka okoli žice. Vprašajte tiste učence, ki so v svojih raziskavah naleteli na podobne ilustracije, da bi to naredili na plošči pred razredom, za tiste, ki tega niso videli.

Vprašanje 5

Če bi analizirali linije magnetnega pretoka prevodnega toka, usmerjenega pravokotno na magnetno polje med dvema magnetnima črtama, bi interakcija izgledala tako:

Ta interakcija linij magnetnega pretoka (ravne črte bar magnetov proti krožnim žicam) bo povzročila mehansko silo na žici (imenovano silo Lorentz ). V kateri smeri bo ta sila delovala "# 5"> Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Opombe:

To vprašanje služi kot dobra uporaba pravila desnega roka (ali levega roka, če sledite zapisu elektronskega pretoka).

Vprašanje 6

Če se tok prenese skozi zanko žice, kot je prikazano, v katero smer se bo zanka zasukala "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00383x01.png">

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

V smeri urinega kazalca, ena četrtina (90 stopinj).

Opombe:

Vprašajte svoje učence, da identificirajo pole elektromagnetnega polja, ki ga proizvaja ta tokovna žična zanka, in potem lahko njegova smer vrtilnega momenta postane lažje razumljiva.

Vprašanje 7

DC motor se lahko šteje za vrsto elektromagnetov, radialno razporejenih okoli običajne gredi:

Ta določen motor je tipa "permanent magnet", z navitji žice pa le na armature.

Napišite potrebne magnetne polaritete ("N" za sever in "S" za jug) na konici elektromagnetnega polja armature, da bi obdržali smer vrtenja v desno .

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Nadaljnje vprašanje: predpostavimo, da se ta motor ni vrtel, kot bi moral biti, ko je bil napolnjen. Ugotovite nekaj možnih (specifičnih) napak, ki bi lahko povzročile, da se motor ne premika po energizaciji.

Opombe:

Ilustracija, prikazana v vprašanju in odgovoru, je dober medij za razpravo o komutaciji. Pogovorite se s svojimi učenci, da morajo biti elektromagneti, ki so radialno razporejeni okoli gredi, da bi bili vrtljaji motorja neprekinjeni, v pravem trenutku aktivirati in odklopiti, da se vedno vlečejo in potiskajo v pravo smer.

Bodite prepričani, da boste porabili nekaj časa na nadaljnjem vprašanju s svojimi učenci, upoštevajoč neelektrične in električne napake.

Vprašanje 8

Določite naslednje pogoje motorja DC:

• Polje
• Armature
• Komutator
• Krtača
Odkrijte odgovor Skrij odgovor

• Polje: del motorja, ki ustvarja stacionarno magnetno polje
• Armature: vrtljivi del motorja
• Komutator: bakreni trakovi, pri katerih se konce kablov iz armature konča, običajno na enem koncu gredi
• Krtača: stacionarni ogljikov blok, ki je namenjen električnemu stiku s palicami premikajočih se komutatorjev

Opombe:

Študenti najdejo slike DC elektromotorjev pri iskanju definicij teh izrazov. Če jih je mogoče prikazati te slike v razredu. Prav tako je razstavljen električni motor odličen "prop" za razpravo o nomenklaturi elektromotorjev.

Vprašanje 9

Kadar je enosmerni motor v teku, se na splošno lahko pojavijo iskre, kjer se ogljikove krtače dotikajo komutatorskih segmentov. Pojasnite, zakaj se to iskrenje zgodi, in v svoji električni uporabi opredelite tudi besedo "komutacija".

Kaj ta pojav kaže na dolgoživost motorjev z enosmernim tokom in njihovo primernost v določenih okoljih "# 9"> Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Za "komutiranje" pomeni "obratno smer" v električnem pomenu besede. Rezultat komutatorskih palic in ščetk izmenično z izdelavo in prekinjanjem električnega vezja z navitjem navitja vedno povzroči določeno stopnjo iskrenja.

Nadaljnje vprašanje: opredelite okolje, v katerem bi iskri motor ne bi bil varen.

Opombe:

Če se vaši učenci znajdejo pri delu z električnimi vzdrževalnimi deli, kakšne vrste rutinskega vzdrževanja mislijo, da bi to morda morali narediti na elektromotorjih DC, glede na prisotnost iskrenja na komutatorju? Vprašajte jih, kakšne varnostne težave bi to iskrenje lahko predstavljalo v določenih okoljih. Vprašajte jih, če menijo, da obstajajo kakršna koli okolja, ki bi bila še posebej škodljiva za načrtovanje motorjev, kot je ta.

Vprašanje 10

Ker se tuljave armatur v enosmernem motorju vrtijo skozi linije magnetnega pretoka, ki jih proizvajajo stacionarni polji, se v teh tuljavah sproži napetost. Opišite, kako se ta pojav nanaša na Faradayjev zakon elektromagnetne indukcije, zlasti v zvezi s tem, katere spremenljivke vplivajo na velikost inducirane napetosti:

e = N


dt

Samonducirana napetost, ki jo proizvaja vrtljiva armatura, se pogosto imenuje nasprotna napetost ali nasprotni EMF . Zakaj bi ga imenovali "števec"? Kaj to pomeni ta terminologija in kakšno elektromagnetno načelo ponazarja nasprotna narava te inducirane napetosti?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Counter-EMF se spreminja neposredno s hitrostjo armature, s številom vrtljajev v navitjih armature, pa tudi s poljsko jakostjo. Po zakonu Lenz se imenuje "counter-" EMF: induktivni učinek nasprotuje vzroku.

Opombe:

Načelo, s katerim želim najprej komunicirati s tem problemom, je, da vsak motor, ko deluje, deluje tudi kot generator (ki proizvaja nasprotni EMF). Ta koncept je bistvenega pomena za razumevanje obnašanja elektromotorja, zlasti krivulje vrtilnega momenta / hitrosti.

Vprašanje 11

Količina napetosti, ki se uporablja za enosmerni DC motor s trajnim magnetom, in količina toka skozi navitje armature DC motorja s permanentnim magnetom so povezana z dvema mehanskima količinah: največjo hitrostjo in izhodnim momentom (vrtilna sila).

Katera električna količina se nanaša na katero mehansko količino? Ali je napetost, ki se nanaša na hitrost in tok do vrtilnega momenta ali v obratni smeri? Pojasnite svoj odgovor.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Količina napetosti, ki se uporablja za enosmerni motor s trajnim magnetom, določa njeno hitrost brez obremenitve, količina toka skozi navitja armature pa kaže na izhodni moment.

Opombe:

To vprašanje zahteva, da študentje povezujejo koncepte elektromagnetizma in elektromagnetne indukcije skupaj z napetostjo in tokovi. Medtem ko stalni magnetni slog DC motorja kaže skoraj linearne povezave med temi spremenljivkami, vsi enosmerni električni motorji imajo enak splošni vzorec: več napetosti, večje hitrosti; večji tok, večji navor; vse ostale spremenljivke so enake.

Vprašanje 12

V tem motornem krogu se je razvil problem. Ko je stikalo vklopljeno, se motor ne vrti. Vendar pa porabi veliko toka (večkrat običajnega obratovalnega toka), ki ga je pokazal ampermeter:

Na podlagi teh informacij, kaj mislite, da je morda narobe s krogom "# 12"> Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Eden najverjetnejših vzrokov je bodisi polje navijanje ali kaj v armaturi (krtačo, morda) ni uspelo odpreti. Vendar pa notranji problemi motorja niso edine možnosti!

Opombe:

To vprašanje je vaja pri diagnostičnem razmišljanju. Vedno izpodbijajte svoje študente, da poskusite diagnosticirati naravo težave z danimi informacijami, preden boste opravili nadaljnje meritve ali opazovanja. Prevečkrat ljudje porabijo več meritev, kot je potrebno za odpravljanje težav z električnimi sistemi, ker ne razmišljajo dovolj o tem, kaj delajo.

  • ← Prejšnji delovni list

  • Delovni listi

  • Naslednji delovni list →