دراسة عمل معمل بمحرك DC كهرومغناطيسي. نحن نفهم مبادئ تشغيل المحركات الكهربائية: مزايا وعيوب الأنواع المختلفة. مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي المتزامن على الفيديو

أي محرك كهربائي مصمم لأداء عمل ميكانيكي بسبب استهلاك الكهرباء المطبقة عليه ، والتي تتحول كقاعدة عامة إلى حركة دورانية. على الرغم من وجود نماذج في التكنولوجيا تخلق على الفور حركة متعدية للجسم العامل. يطلق عليهم المحركات الخطية.

في التركيبات الصناعية ، تقوم المحركات الكهربائية بتشغيل العديد من أدوات الآلات والأجهزة الميكانيكية المشاركة في عملية الإنتاج التكنولوجي.

داخل الأجهزة المنزلية ، تعمل المحركات الكهربائية في الغسالات والمكانس الكهربائية وأجهزة الكمبيوتر ومجففات الشعر ولعب الأطفال والساعات والعديد من الأجهزة الأخرى.

العمليات الفيزيائية الأساسية ومبدأ العمل

الشحنات الكهربائية التي تتحرك في الداخل ، والتي تسمى التيار الكهربائي ، يتم التأثير عليها دائمًا بواسطة قوة ميكانيكية تميل إلى تحويل اتجاهها في مستوى متعامد مع اتجاه خطوط القوة المغناطيسية. عندما يمر تيار كهربائي عبر موصل معدني أو ملف مصنوع منه ، فإن هذه القوة تميل إلى تحريك / تدوير كل موصل مع التيار والملف بأكمله ككل.

توضح الصورة أدناه إطارًا معدنيًا يتدفق من خلاله التيار. يخلق المجال المغناطيسي المطبق عليه قوة F لكل فرع من فروع الإطار ، مما يخلق حركة دورانية.

يتم وضع خاصية التفاعل بين الطاقة الكهربائية والمغناطيسية القائمة على إنشاء قوة دافعة كهربائية في حلقة موصلة مغلقة في تشغيل أي محرك كهربائي. يشمل تصميمه:

لف يتدفق من خلاله تيار كهربائي. يتم وضعه على قلب مرساة خاص ومثبت في محامل الدوران لتقليل مقاومة قوى الاحتكاك. هذا التصميم يسمى الدوار.

الجزء الثابت الذي يخلق مجالًا مغناطيسيًا ، والذي ، بخطوط قوته ، يخترق الشحنات الكهربائية التي تمر على طول لفات الملف الدوار ؛

الإسكان لوضع الجزء الثابت. داخل الغلاف ، يتم صنع مقاعد خاصة ، يتم تركيب الأقفاص الخارجية لمحامل الدوار داخلها.

بشكل مبسط ، يمكن تمثيل تصميم أبسط محرك كهربائي من خلال صورة للشكل التالي.

عندما يدور الدوار ، يتم إنشاء عزم دوران ، وتعتمد قوته على التصميم العام للجهاز ، وكمية الطاقة الكهربائية المطبقة ، وخسائرها أثناء عمليات التحويل.

دائمًا ما تكون قيمة أقصى قوة ممكنة لعزم دوران المحرك أقل من الطاقة الكهربائية المطبقة عليه. يتميز بقيمة الكفاءة.

أنواع المحركات الكهربائية

حسب نوع التيار المتدفق خلال اللفات ، يتم تقسيمها إلى محركات DC أو AC. كل من هاتين المجموعتين لديها عدد كبير من التعديلات باستخدام عمليات تكنولوجية مختلفة.

محركات التيار المستمر

لديهم مجال مغناطيسي ثابت تم إنشاؤه بواسطة مغناطيس كهربائي ثابت أو خاص مع لفات مجال. يتم تثبيت ملف المحرك بشكل صارم في العمود ، والذي يتم تثبيته في المحامل ويمكن أن يدور بحرية حول محوره.

يظهر الهيكل الأساسي لهذا المحرك في الشكل.

يوجد في قلب المحرك المصنوع من مواد مغنطيسية حديدية ملف يتكون من جزأين متصلين في سلسلة ، متصلين في أحد طرفيه بألواح تجميع موصلة ، وفي الطرف الآخر متصلان ببعضهما البعض. توجد فرشتان من الجرافيت على طرفي نقيض تمامًا من المحرك ويتم ضغطهما على وسادات التلامس لألواح التجميع.

يتم تطبيق إمكانات موجبة لمصدر تيار ثابت على الفرشاة السفلية للنمط ، وإمكانية سلبية على المستوى العلوي. يظهر اتجاه التيار المتدفق عبر الملف بواسطة السهم الأحمر المتقطع.

يتسبب التيار في المجال المغناطيسي للقطب الشمالي في الجزء الأيسر السفلي من المحرك ، والقطب الجنوبي في الجزء الأيمن العلوي (قاعدة gimbal). هذا يؤدي إلى تنافر أقطاب الجزء المتحرك من الأقطاب الثابتة التي تحمل نفس الاسم والجاذبية للأقطاب المقابلة على الجزء الثابت. نتيجة للقوة المطبقة ، تحدث حركة دورانية ، يُشار إلى اتجاهها بواسطة السهم البني.

مع مزيد من دوران المحرك عن طريق القصور الذاتي ، يتم نقل الأعمدة إلى ألواح تجميع أخرى. يتم عكس اتجاه التيار فيها. يستمر الدوار في الدوران أكثر.

يؤدي التصميم البسيط لجهاز التجميع هذا إلى خسائر كبيرة في الطاقة الكهربائية. تعمل هذه المحركات في أجهزة ذات تصميم بسيط أو ألعاب للأطفال.

تتميز محركات التيار المستمر المشاركة في عملية الإنتاج بتصميم أكثر تعقيدًا:

لا يتم تقسيم اللف إلى قسمين ، ولكن إلى أجزاء أكثر ؛

يتم تثبيت كل قسم من اللف على عمود خاص به ؛

يتكون جهاز التجميع من عدد معين من وسادات التلامس وفقًا لعدد أقسام اللف.

نتيجة لذلك ، يتم إنشاء اتصال سلس لكل عمود من خلال لوحات التلامس الخاصة به بالفرشاة والمصدر الحالي ، ويتم تقليل فقد الطاقة.

يظهر جهاز مثل هذا المرساة في الصورة.

مع المحركات الكهربائية DC ، يمكن عكس اتجاه دوران الدوار. للقيام بذلك ، يكفي تغيير حركة التيار في الملف إلى الاتجاه المعاكس عن طريق تغيير القطبية عند المصدر.

محركات التيار المتردد

وهي تختلف عن التصميمات السابقة من حيث أن التيار الكهربائي المتدفق في لفها يوصف باتجاه متغير دوريًا (علامة). لتزويدهم بالطاقة ، يتم توفير الجهد من مولدات الإشارات المتناوبة.

يتم تنفيذ الجزء الثابت لهذه المحركات بواسطة دائرة مغناطيسية. إنه مصنوع من ألواح مغناطيسية حديدية ذات أخاديد يتم فيها تدوير الملف بتكوين إطار (ملف).

محركات متزامنة

تظهر الصورة أدناه مبدأ العمل لمحرك التيار المتردد أحادي الطورمع الدوران المتزامن للدوار والمجالات الكهرومغناطيسية للجزء الثابت.

في أخاديد الدائرة المغناطيسية للجزء الثابت عند نهايات متقابلة تمامًا ، يتم وضع موصلات متعرجة ، موضحة بشكل تخطيطي في شكل إطار يتدفق من خلاله تيار متناوب.

دعونا ننظر في حالة اللحظة المقابلة لمرور الجزء الموجب من نصف الموجة.

في أقفاص المحامل ، يدور دوار به مغناطيس دائم مدمج بحرية ، حيث يتم التعبير بوضوح عن "الفم N" الشمالي و "الفم S" الجنوبي للقطب. عندما يتدفق تيار نصف موجب من خلال لف الجزء الثابت ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي فيه مع القطبين "S st" و "N st".

تنشأ قوى التفاعل بين المجالات المغناطيسية للعضو الدوار والجزء الثابت (مثل تنافر الأقطاب ، وعلى عكس جذب الأقطاب) ، والتي تميل إلى تحويل المحرك الحركي من موضع تعسفي إلى آخر ، عندما تكون الأقطاب المقابلة قريبة قدر الإمكان لبعضهم البعض.

إذا أخذنا في الاعتبار نفس الحالة ، ولكن في الوقت الحالي عندما يتدفق التيار نصف الموجة العكسي السالب عبر موصل الإطار ، فسيحدث دوران المحرك في الاتجاه المعاكس.

لإعطاء حركة مستمرة للجزء المتحرك ، لا يتم عمل إطار متعرج واحد في الجزء الثابت ، ولكن عددًا معينًا منها ، مع الأخذ في الاعتبار أن كل منها يتم تشغيله من مصدر تيار منفصل.

مبدأ العمل لمحرك AC ثلاثي الأطوار مع دوران متزامنالمجالات الكهرومغناطيسية للدوار والجزء الثابت موضحة في الصورة التالية.

في هذا التصميم ، يتم تثبيت ثلاث لفات A و B و C داخل الدائرة المغناطيسية للجزء الثابت ، يقابلها زوايا مقدارها 120 درجة بين بعضها البعض. يتم تمييز الملف A باللون الأصفر ، و B باللون الأخضر ، و C باللون الأحمر. كل ملف مصنوع من نفس الإطارات كما في الحالة السابقة.

في الصورة ، لكل حالة ، يتدفق التيار خلال ملف واحد فقط في الاتجاه الأمامي أو العكسي ، والذي يظهر من خلال علامتي "+" و "-".

عندما تمر الموجة النصف الموجبة خلال المرحلة A في الاتجاه الأمامي ، يتخذ محور المجال الدوار موضعًا أفقيًا لأن الأقطاب المغناطيسية للجزء الثابت تتشكل في هذا المستوى وتجذب المحرك المتحرك. تميل أقطاب الجزء المتحرك المقابلة إلى الاقتراب من أقطاب الجزء الثابت.

عندما يذهب نصف الموجة الموجبة في المرحلة C ، سوف يدور المحرك 60 درجة في اتجاه عقارب الساعة. بعد تطبيق التيار على المرحلة B ، سيحدث دوران مماثل للحديد. سيؤدي كل تدفق تيار متتالي في المرحلة التالية من الملف التالي إلى تدوير الدوار.

إذا تم تغيير جهد شبكة ثلاثية الطور بزاوية 120 درجة لكل ملف ، فإن التيارات المتناوبة ستدور فيها ، والتي ستدور المحرك وتخلق دورانه المتزامن مع المجال الكهرومغناطيسي المزود.

تم استخدام نفس التصميم الميكانيكي بنجاح في ثلاث مراحل محرك متدرج... يتم توفير وإزالة نبضات DC فقط في كل ملف بمساعدة التحكم وفقًا للخوارزمية الموضحة أعلاه.

يبدأ بدء تشغيلهم بحركة دورانية ، ويوفر إنهاءهم في وقت معين دورانًا محسوبًا للعمود وتوقفًا بزاوية مبرمجة لأداء عمليات تكنولوجية معينة.

في كلا النظامين ثلاثي الأطوار الموصوفين ، من الممكن تغيير اتجاه دوران المحرك. للقيام بذلك ، تحتاج فقط إلى تغيير تبديل المراحل "أ" - "ب" - "ج" إلى شيء آخر ، على سبيل المثال ، "أ" - "ج" - "ب".

يتم تنظيم سرعة الجزء المتحرك من خلال الفترة الزمنية T. ويؤدي تقليلها إلى تسريع الدوران. يعتمد حجم السعة الحالية في الطور على المقاومة الداخلية للملف وقيمة الجهد المطبق عليه. يحدد مقدار عزم الدوران وقوة المحرك الكهربائي.

محركات غير متزامنة

تصميمات المحركات هذه لها نفس الدائرة المغناطيسية للجزء الثابت مع اللفات كما في النماذج أحادية الطور وثلاثية الطور التي تم النظر فيها سابقًا. لقد حصلوا على اسمهم من الدوران غير المتزامن للحقل الكهرومغناطيسي والجزء الثابت. يتم ذلك عن طريق تحسين تكوين الدوار.

قلبها مصنوع من صفائح فولاذية كهربائية ذات أخاديد. وهي مجهزة بموصلات من الألومنيوم أو النحاس ، والتي يتم إغلاقها في نهايات المحرك بحلقات موصلة.

عندما يتم تطبيق الجهد على لفات الجزء الثابت ، يتم تحفيز تيار كهربائي في ملف الجزء المتحرك بواسطة قوة دافعة كهربائية ويتم إنشاء حقل مغناطيسي للمُحرك. عندما تتفاعل هذه المجالات الكهرومغناطيسية ، يبدأ عمود المحرك بالدوران.

مع هذا التصميم ، تكون حركة الجزء المتحرك ممكنة فقط بعد ظهور مجال كهرومغناطيسي دوار في الجزء الثابت ويستمر في وضع تشغيل غير متزامن معه.

المحركات غير المتزامنة أبسط في التصميم. لذلك ، فهي أرخص وتستخدم على نطاق واسع في التركيبات الصناعية والأجهزة المنزلية.

المحركات الخطية

تقوم العديد من الهيئات العاملة في الآليات الصناعية بحركة تبادلية أو انتقالية في مستوى واحد ، وهو أمر ضروري لتشغيل آلات الأشغال المعدنية ، والمركبات ، وضربات المطرقة عند دق الركائز ...

إن تحريك مثل هذا الجسم العامل عن طريق علب التروس والبراغي الكروية ومحركات الحزام والأجهزة الميكانيكية المماثلة من محرك كهربائي دوار يعقد التصميم. الحل التقني الحديث لهذه المشكلة هو تشغيل محرك كهربائي خطي.

يتم استطالة الجزء الثابت والدوار الخاص به في شكل شرائح ، ولا يتم لفهما في حلقات ، كما هو الحال في المحركات الكهربائية الدوارة.

مبدأ العملية هو نقل حركة خطية ترددية إلى العداء الدوار بسبب نقل الطاقة الكهرومغناطيسية من الجزء الثابت الثابت بدائرة مغناطيسية مفتوحة بطول معين. داخلها ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي قيد التشغيل عن طريق تشغيل التيار بالتناوب.

إنه يعمل على لف المحرك مع المجمع. القوى الناشئة في مثل هذا المحرك تحرك الدوار فقط في اتجاه خطي على طول عناصر التوجيه.

تم تصميم المحركات الخطية للعمل على التيار المباشر أو المتردد ويمكن أن تعمل في الوضع المتزامن أو غير المتزامن.

عيوب المحركات الخطية هي:

تعقيد التكنولوجيا

غالي السعر؛

مؤشرات الطاقة المنخفضة.

حالة المشكلة: عمل مخبري رقم 10. دراسة محرك كهربائي تيار مباشر (على نموذج).

مهمة من
Reshebnik في الفيزياء ، الصف الثامن ، AV Peryshkin ، N.A. رودينا
لعام 1998
حل الفيزياء عبر الإنترنت
للصف 8
يعمل المختبر
- مجال
10

دراسة المحرك الكهربائي DC (على النموذج).

الغرض من العمل: التعرف على التفاصيل الأساسية لمحرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر على نموذج لهذا المحرك.

ربما تكون هذه هي أسهل وظيفة لدورة الصف الثامن. تحتاج فقط إلى توصيل نموذج المحرك بمصدر حالي ، ومعرفة كيفية عمله ، وتذكر أسماء الأجزاء الرئيسية للمحرك الكهربائي (المحرك ، والمحث ، والفرش ، والحلقات النصفية ، والملف ، والعمود).

قد يكون المحرك الكهربائي الذي اقترحه لك المعلم مشابهًا للمحرك الموضح في الشكل ، أو قد يكون له مظهر مختلف ، نظرًا لوجود العديد من الخيارات لمحركات المدرسة الكهربائية. هذا ليس ذا أهمية أساسية ، حيث من المحتمل أن يخبرك المعلم بالتفصيل ويوضح كيفية التعامل مع النموذج.

دعنا ندرج الأسباب الرئيسية لعدم عمل محرك كهربائي موصول بشكل صحيح. دائرة مفتوحة ، عدم ملامسة الفرشاة ذات الحلقات النصفية ، تلف ملف المحرك. إذا كنت قادرًا تمامًا في الحالتين الأوليين على التعامل بمفردك ، في حالة حدوث انقطاع في الملف ، فأنت بحاجة إلى الاتصال بالمدرس. قبل تشغيل المحرك ، تأكد من أن عضو الإنتاج الخاص به يمكن أن يدور بحرية ولا شيء يتداخل معه ، وإلا ، عند التشغيل ، سيصدر المحرك الكهربائي همهمة مميزة ، لكنه لن يدور.

لست متأكدا كيف تقرر؟ هل يمكنك المساعدة في حل؟ تعال واسأل.

← عمل معمل رقم 9. تجميع مغناطيس كهربائي واختبار تشغيله عمل معمل رقم 11. الحصول على صورة باستخدام العدسة.

المحركات الكهربائية هي الأجهزة التي يتم فيها تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. يعتمد مبدأ عملهم على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

ومع ذلك ، فإن طرق تفاعل المجالات المغناطيسية التي تجعل دوار المحرك يدور تختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على نوع جهد الإمداد - AC أو DC.

يعتمد مبدأ تشغيل محرك DC على تأثير تنافر الأقطاب المتشابهة للمغناطيس الدائم وجاذبية الأقطاب غير المتشابهة. تعود أولوية اختراعها إلى المهندس الروسي بي إس جاكوبي. تم إنشاء أول نموذج صناعي لمحرك DC في عام 1838. منذ ذلك الحين ، لم يخضع تصميمه لتغييرات أساسية.

في محركات التيار المستمر منخفضة الطاقة ، يوجد أحد المغناطيس فعليًا. يتم تثبيته مباشرة على جسم الآلة. يتم إنشاء الثاني في ملف المحرك بعد توصيل مصدر التيار المستمر به. لهذا الغرض ، يتم استخدام جهاز خاص - مجموعة فرشاة مجمعة. المجمع نفسه عبارة عن حلقة موصلة متصلة بعمود المحرك. نهايات لفائف المحرك متصلة به.

من أجل أن ينشأ عزم الدوران ، من الضروري تبديل أقطاب المغناطيس الدائم للمحرك باستمرار. يجب أن يحدث هذا في اللحظة التي يتقاطع فيها القطب مع ما يسمى بالمحايد المغناطيسي. من الناحية الهيكلية ، يتم حل هذه المشكلة عن طريق تقسيم حلقة التجميع إلى قطاعات مفصولة بألواح عازلة. ترتبط نهايات ملفات المحرك بالتناوب.

لتوصيل المجمع بشبكة الإمداد ، يتم استخدام ما يسمى بالفرش - قضبان الجرافيت ذات الموصلية الكهربائية العالية ومعامل الاحتكاك المنزلق المنخفض.

لا يتم توصيل ملفات المحرك بشبكة الإمداد ، ولكنها متصلة بمقاوم متغير لبدء التشغيل عن طريق مجموعة فرشاة المجمع. تتكون عملية تشغيل مثل هذا المحرك من الاتصال بالتيار الكهربائي وتقليل المقاومة النشطة تدريجياً في دائرة المحرك إلى الصفر. يتم تشغيل المحرك الكهربائي بسلاسة وبدون أحمال زائدة.

ميزات استخدام المحركات غير المتزامنة في دائرة أحادية الطور

على الرغم من حقيقة أن المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت أسهل في الحصول عليه من جهد ثلاثي الطور ، فإن مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي غير المتزامن يسمح له بالعمل من شبكة منزلية أحادية الطور ، إذا تم إجراء بعض التغييرات على تصميمهم.

لهذا ، يجب أن يكون للجزء الثابت ملفان ، أحدهما هو "البداية". يتم إزاحة التيار الموجود فيه في الطور بمقدار 90 درجة بسبب تضمين الحمل التفاعلي في الدائرة. في أغلب الأحيان لهذا الغرض

يسمح المزامنة الكاملة تقريبًا للمجالات المغناطيسية للمحرك بالتقاط السرعة حتى مع وجود أحمال كبيرة على العمود ، وهو أمر مطلوب لتشغيل المثاقب أو المثاقب المطرقية أو المكانس الكهربائية أو "المطاحن" أو آلات التلميع.

إذا تم تضمين محرك قابل للتعديل في دائرة إمداد مثل هذا المحرك ، فيمكن تغيير تردد دورانه بسلاسة. لكن الاتجاه ، عند تشغيله من دائرة تيار متردد ، لا يمكن تغييره أبدًا.

هذه المحركات الكهربائية قادرة على تطوير سرعات عالية جدًا ، وهي مدمجة ولها عزم دوران كبير. ومع ذلك ، فإن وجود مجموعة فرشاة مجمعة يقلل من عمر الخدمة - ففرش الجرافيت تبلى بسرعة كبيرة عند السرعات العالية ، خاصةً في حالة تلف المجمع ميكانيكيًا.

تتمتع المحركات الكهربائية بأعلى كفاءة (أكثر من 80٪) من جميع الأجهزة التي يصنعها الإنسان. يمكن اعتبار اختراعهم في نهاية القرن التاسع عشر قفزة حضارية نوعية ، لأنه بدونهم يستحيل تخيل حياة مجتمع حديث قائم على التقنيات العالية ، ولم يتم اختراع شيء أكثر فاعلية بعد.

مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي المتزامن على الفيديو

المحرك الكهربائي هو جهاز كهربائي لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. اليوم ، تُستخدم المحركات الكهربائية على نطاق واسع في الصناعة لقيادة أدوات وآليات مختلفة. في المنازل ، يتم تركيبها في غسالة وثلاجة وعصارة ومحضر طعام ومراوح وماكينات حلاقة كهربائية وما إلى ذلك. تعمل المحركات الكهربائية على تحريك الأجهزة والآليات المتصلة بها.

في هذه المقالة ، سوف أقدم الأنواع والمبادئ الأكثر شيوعًا لتشغيل محركات التيار المتردد الكهربائية المستخدمة على نطاق واسع في المرآب أو المنزل أو ورشة العمل.

كيف يعمل المحرك الكهربائي

يعمل المحرك على أساس التأثيراكتشفه مايكل فاراداي في عام 1821. اكتشف أن الدوران المستمر يمكن أن يحدث عندما يتفاعل تيار كهربائي في موصل ومغناطيس.

إذا كان في مجال مغناطيسي موحدضع الإطار في وضع عمودي وتمرر تيارًا خلاله ، ثم سينشأ مجال كهرومغناطيسي حول الموصل ، والذي سيتفاعل مع أقطاب المغناطيس. من إطار واحد سوف يتنافر ، والآخر ينجذب.

نتيجة لذلك ، سوف يدور الإطار إلى وضع أفقي ، حيث سيكون هناك تأثير صفري للمجال المغناطيسي على الموصل. لكي يستمر الدوران ، من الضروري إضافة إطار آخر بزاوية أو تغيير اتجاه التيار في الإطار في لحظة مناسبة.

في الشكل ، يتم ذلك باستخدام حلقتين نصفيتين ، حيث تكون لوحات التلامس من البطارية متجاورة. نتيجة لذلك ، بعد الانتهاء من نصف دورة ، يتغير القطبية ويستمر الدوران.

في المحركات الكهربائية الحديثةبدلاً من المغناطيس الدائم ، يتم استخدام المحاثات أو المغناطيسات الكهربائية لإنشاء مجال مغناطيسي. إذا قمت بفك أي محرك ، فسترى ملفات الأسلاك الملفوفة مغطاة بورنيش عازل. هذه المنعطفات هي المغناطيس الكهربائي أو كما يطلق عليها أيضًا ملف الإثارة.

في البيتيتم استخدام نفس المغناطيس الدائم في لعب الأطفال مع البطاريات.

في أخرى أكثر قوةتستخدم المحركات المغناطيسات الكهربائية أو اللفات فقط. الجزء الدوار معهم يسمى الدوار ، والجزء الثابت يسمى الجزء الثابت.

أنواع المحركات الكهربائية

يوجد اليوم عدد غير قليل من المحركات الكهربائية ذات التصميمات والأنواع المختلفة. يمكن تقسيمها حسب نوع مصدر الطاقة:

1. التيار المتناوبتعمل مباشرة من التيار الكهربائي.
2. التيار المباشرمدعوم بالبطاريات أو المراكم أو مزودات الطاقة أو مصادر أخرى للتيار المستمر.

حسب مبدأ العمل:

1. متزامن، حيث توجد ملفات على الدوار وآلية فرشاة لتزويدها بالتيار الكهربائي.
2. غير متزامن، أبسط أنواع المحركات وأكثرها شيوعًا. ليس لديهم فرش أو لفات على الدوار.

يدور المحرك المتزامن بشكل متزامن مع المجال المغناطيسي الذي يدوره ، بينما يدور المحرك الحثي ببطء أكثر من المجال المغناطيسي الدوار في الجزء الثابت.

مبدأ التشغيل وجهاز المحرك الكهربائي غير المتزامن

في جسم غير متزامنيتم تكديس ملفات الجزء الثابت للمحرك (سيكون هناك 3 لفات 380 فولت) ، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا. يتم إحضار نهايات الاتصال الخاصة بهم إلى كتلة طرفية خاصة. يتم تبريد اللفات بفضل مروحة مثبتة على العمود في نهاية المحرك الكهربائي.

الدوار، وهي قطعة واحدة مع عمود الدوران ، وهي مصنوعة من قضبان معدنية مغلقة مع بعضها البعض من كلا الجانبين ، وهذا هو سبب تسميتها بقصر الدائرة.
بفضل هذا التصميم ، ليست هناك حاجة للصيانة الدورية المتكررة واستبدال الفرشاة التي تزود التيار ، كما تم زيادة الموثوقية والمتانة والموثوقية بشكل كبير.

مستخدم، السبب الرئيسي للانهيارالمحرك غير المتزامن هو تآكل المحامل التي يدور فيها العمود.

مبدأ التشغيل.لكي يعمل المحرك غير المتزامن ، من الضروري أن يدور الدوار بشكل أبطأ من المجال الكهرومغناطيسي للجزء الثابت ، ونتيجة لذلك يتم إحداث EMF (يحدث تيار كهربائي) في الدوار. الشرط المهم هنا هو أنه إذا كان الجزء المتحرك يدور بنفس سرعة المجال المغناطيسي ، فوفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي ، لن يتم تحريض EMF فيه ، وبالتالي لن يكون هناك دوران. ولكن في الواقع ، بسبب احتكاك المحامل أو الحمل على العمود ، سوف يدور الدوار دائمًا بشكل أبطأ.

تدور الأقطاب المغناطيسية باستمرارفي لفات المحرك ، واتجاه التيار في الدوار يتغير باستمرار. في وقت ما ، على سبيل المثال ، يظهر اتجاه التيارات في لفات الجزء الثابت والدوار بشكل تخطيطي في شكل تقاطعات (يتدفق التيار منا) ونقاط (يتدفق التيار إلينا). يظهر المجال المغناطيسي الدوار في خطوط منقطة.

على سبيل المثال، كيف يعمل المنشار الدائري... لديها أعلى سرعة بدون تحميل. ولكن بمجرد أن نبدأ في قطع اللوح ، تنخفض سرعة الدوران وفي نفس الوقت يبدأ الدوار في الدوران بشكل أبطأ بالنسبة إلى المجال الكهرومغناطيسي ، ووفقًا لقوانين الهندسة الكهربائية ، يتم إحداث قيمة أكبر في المجال الكهرومغناطيسي هو - هي. يرتفع التيار الذي يستهلكه المحرك ويبدأ في العمل بكامل طاقته. إذا كان الحمل على العمود كبيرًا لدرجة أنه يتوقف ، فقد يحدث تلف في الجزء المتحرك من قفص السنجاب بسبب القيمة القصوى لـ EMF المستحثة فيه. هذا هو سبب أهمية اختيار قوة المحرك المناسبة. إذا أخذنا المزيد ، فسيكون استهلاك الطاقة غير مبرر.

سرعة الدواريعتمد على عدد الأعمدة. عند قطبين ، ستكون سرعة الدوران مساوية لسرعة دوران المجال المغناطيسي ، والتي تساوي بحد أقصى 3000 دورة في الثانية عند تردد شبكة 50 هرتز. لتقليل السرعة بمقدار النصف ، من الضروري زيادة عدد الأقطاب في الجزء الثابت إلى أربعة.

عيب كبير من غير المتزامنالمحركات هي أنه يتم توفيرها عن طريق ضبط سرعة دوران العمود فقط عن طريق تغيير تردد التيار الكهربائي. خلاف ذلك ، لا يمكن تحقيق سرعة ثابتة للعمود.

مبدأ التشغيل وهيكل المحرك المتزامن AC

يتم استخدام هذا النوع من المحركات الكهربائية في الحياة اليومية حيث يلزم وجود سرعة دوران ثابتة والقدرة على ضبطها وكذلك إذا كانت هناك حاجة إلى سرعة دوران تزيد عن 3000 دورة في الدقيقة (هذا هو الحد الأقصى غير المتزامن).

يتم تثبيت المحركات المتزامنة في الأدوات الكهربائية ، المكانس الكهربائية ، الغسالات ، إلخ.

في حالة المتزامنتوجد لفات لمحرك التيار المتردد (3 في الشكل) ، والتي يتم جرحها أيضًا على الدوار أو المحرك (1). يتم لحام خيوطهم في قطاعات حلقة الانزلاق أو المجمع (5) ، حيث يتم تطبيق الجهد باستخدام فرش الجرافيت (4). علاوة على ذلك ، توجد المحطات بحيث توفر الفرش دائمًا الجهد لزوج واحد فقط.

الأعطال الأكثر شيوعًامحركات التجميع هي:

1. ارتداء الفرشأو ضعف الاتصال بسبب إضعاف زنبرك الضغط.
2. تلوث المجمع.نظف باستخدام الكحول المحمر أو ورق الصنفرة الصفري.
3. ارتداء تحمل.

مبدأ التشغيل.يتم إنشاء عزم الدوران في المحرك الكهربائي نتيجة للتفاعل بين تيار المحرك والتدفق المغناطيسي في لف المجال. مع التغيير في اتجاه التيار المتردد ، سيتغير اتجاه التدفق المغناطيسي في نفس الوقت في العلبة وحديد التسليح ، ونتيجة لذلك سيكون الدوران دائمًا في نفس الاتجاه.

تيار "

مكان الدرس في برنامج العمل: 55 درس أحد دروس موضوع "الظواهر الكهرومغناطيسية".

الغرض من الدرس:اشرح هيكل ومبدأ تشغيل المحرك الكهربائي.

مهام:

دراسة المحرك الكهربائي بطريقة عملية - أداء العمل المخبري.

تعلم كيفية تطبيق المعرفة المكتسبة في المواقف غير القياسية لحل المشكلات ؛

لتنمية تفكير الطلاب لمواصلة عمل العمليات الذهنية من التحليل والمقارنة والتركيب.

الاستمرار في تكوين الاهتمام المعرفي للطلاب.

الهدف المنهجي:تطبيق التقنيات الموفرة للصحة في دروس الفيزياء.

أشكال العمل وأنواع الأنشطة في الدرس: اختبار المعرفة ، مع مراعاة الخصائص الفردية للطلاب ؛ يتم تنفيذ العمل المخبري في مجموعات صغيرة (أزواج) ، لتحديث معرفة الطلاب بطريقة مرحة ؛ شرح مادة جديدة في شكل محادثة مع تجربة توضيحية وتحديد الهدف والتفكير.

خلال الفصول

1) فحص الواجبات المنزلية.

يتم تنفيذ العمل المستقل (متعدد المستويات) خلال أول 7 دقائق من الدرس.

المستوى الأول.

المستوى الثاني.

مستوى 3.

2). تعلم مواد جديدة. (15 دقيقة).

يقوم المعلم بتوصيل موضوع الدرس ، ويشكل الطلاب هدفًا.

تحديث المعرفة. لعبة "نعم" و "لا"

يقرأ المعلم العبارة ، إذا وافق الطلاب على العبارة ، فيقومون ، وإلا يجلسون.

• 
  يتم إنشاء المجال المغناطيسي بواسطة مغناطيس دائم أو تيار كهربائي.
• 
  لا توجد شحنات مغناطيسية في الطبيعة.
• 
  يشير القطب الجنوبي للإبرة المغناطيسية إلى القطب الجنوبي الجغرافي للأرض.
• 
  المغناطيس الكهربائي عبارة عن ملف به قلب حديدي بداخله.
• 
  يتم توجيه خطوط قوة المجال المغناطيسي من اليسار إلى اليمين.
• 
  تسمى الخطوط التي يتم على طولها تعيين الأسهم المغناطيسية في مجال مغناطيسي بالخطوط المغناطيسية.

مخطط العرض.

1. 
   عمل مجال مغناطيسي على موصل مع تيار.
2. 
   اعتماد اتجاه حركة الموصل على اتجاه التيار فيه وعلى موقع أقطاب المغناطيس.
3. 
   جهاز وتشغيل أبسط محرك كهربائي جامع.

مظاهرات.

1. 
   حركة موصل وإطار بتيار في مجال مغناطيسي.
2. 
   الجهاز ومبدأ تشغيل محرك DC.

3. العمل المخبري رقم 9. (العمل في مجموعات صغيرة - في أزواج).

مؤتمر السلامة.

يتم تنفيذ العمل كما هو موضح في الصفحة التعليمية 176.

4المرحلة الأخيرة من الدرس.

مهمة.يتم صد حزمتين من الإلكترونات ، وينجذب سلكان متوازيان يتدفق من خلاله التيار في اتجاه واحد. لماذا ا؟ هل من الممكن خلق ظروف يمكن أن تتنافر فيها هذه الموصلات أيضًا؟

انعكاس.

ما الجديد الذي تعلمته؟ هل هذه المعرفة ضرورية في الحياة اليومية؟

أسئلة:

ما الذي يحدد سرعة الدوار في المحرك الكهربائي؟

ما يسمى بالمحرك الكهربائي؟

ص . 61 ، يؤلف لغز الكلمات المتقاطعة حول موضوع "الظواهر الكهرومغناطيسية.

زائدة.

المستوى الأول.

1. كيف تتفاعل أقطاب المغناطيس المتقابلة والمتشابهة؟

2. هل من الممكن قطع المغناطيس بحيث يكون لأحد المغناطيسين قطب شمالي والآخر له قطب جنوبي فقط؟

المستوى الثاني.

لماذا جسم البوصلة مصنوع من النحاس والألمنيوم والبلاستيك ومواد أخرى ولكن ليس من الحديد؟

لماذا تتحول القضبان والأشرطة الفولاذية الموجودة في المستودع إلى ممغنطة بعد فترة؟

مستوى 3.

1- ارسم المجال المغناطيسي لمغناطيس حدوة الحصان وحدد اتجاه خطوط القوة.

2. يتم جذب دبابيس إلى القطب الجنوبي للمغناطيس. لماذا يتنافر الناهضون؟

المستوى الأول.

1. كيف تتفاعل أقطاب المغناطيس المتقابلة والمتشابهة؟

2. هل من الممكن قطع المغناطيس بحيث يكون لأحد المغناطيسين قطب شمالي والآخر له قطب جنوبي فقط؟

المستوى الثاني.

لماذا جسم البوصلة مصنوع من النحاس والألمنيوم والبلاستيك ومواد أخرى ولكن ليس من الحديد؟

لماذا تتحول القضبان والأشرطة الفولاذية الموجودة في المستودع إلى ممغنطة بعد فترة؟

مستوى 3.

1- ارسم المجال المغناطيسي لمغناطيس حدوة الحصان وحدد اتجاه خطوط القوة.

2. يتم جذب دبابيس إلى القطب الجنوبي للمغناطيس. لماذا يتنافر الناهضون؟

MCOU "مدرسة ألك الثانوية"

افتح درس الفيزياء في الصف الثامن حول الموضوع "عمل مجال مغناطيسي على موصل مع تيار. محرك كهربائي. مختبر العمل رقم 9 "دراسة المحرك الكهربائي للثابت تيار ".

من إعداد وإشراف: مدرس من الفئة الأولى إليزافيتا ألكساندروفنا تارانوشينكو.