ศึกษางานห้องปฏิบัติการมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบแม่เหล็กไฟฟ้า เราเข้าใจหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า: ข้อดีและข้อเสียของประเภทต่างๆ หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสในวิดีโอ

มอเตอร์ไฟฟ้าใด ๆ ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานเชิงกลเนื่องจากการใช้ไฟฟ้าซึ่งจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนตามกฎ แม้ว่าในเทคโนโลยีจะมีโมเดลที่สร้างการเคลื่อนไหวเชิงการแปลของร่างกายในทันที พวกเขาเรียกว่ามอเตอร์เชิงเส้น

ในการติดตั้งทางอุตสาหกรรม มอเตอร์ไฟฟ้าจะขับเคลื่อนเครื่องจักรและอุปกรณ์ทางกลต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตทางเทคโนโลยี

ภายในเครื่องใช้ในครัวเรือน มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานในเครื่องซักผ้า เครื่องดูดฝุ่น คอมพิวเตอร์ เครื่องเป่าผม ของเล่นเด็ก นาฬิกา และอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมาย

กระบวนการทางกายภาพขั้นพื้นฐานและหลักการกระทำ

ประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ภายใน ซึ่งเรียกว่ากระแสไฟฟ้า มักถูกกระทำโดยแรงทางกลที่เบี่ยงเบนทิศทางในระนาบตั้งฉากกับแนวของเส้นแรงแม่เหล็ก เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำโลหะหรือขดลวดที่ทำขึ้น แรงนี้มีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่/หมุนตัวนำแต่ละตัวด้วยกระแสและขดลวดทั้งหมดโดยรวม

ภาพด้านล่างแสดงกรอบโลหะที่กระแสไหลผ่าน สนามแม่เหล็กที่ใช้จะสร้างแรง F สำหรับแต่ละกิ่งของเฟรม ซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบหมุน

คุณสมบัติของปฏิสัมพันธ์ของพลังงานไฟฟ้าและแม่เหล็กตามการสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าในวงจรนำไฟฟ้าแบบปิดนี้ถูกนำไปใช้ในการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าใดๆ การออกแบบประกอบด้วย:

ขดลวดที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน มันถูกวางไว้บนแกนสมอพิเศษและยึดในตลับลูกปืนหมุนเพื่อลดความต้านทานของแรงเสียดทาน การออกแบบนี้เรียกว่าโรเตอร์

สเตเตอร์ที่สร้างสนามแม่เหล็กซึ่งมีเส้นแรงแทรกซึมผ่านประจุไฟฟ้าที่ผ่านการหมุนของขดลวดโรเตอร์

ที่อยู่อาศัยสำหรับวางสเตเตอร์ ภายในปลอกมีที่นั่งพิเศษซึ่งภายในติดตั้งกรงด้านนอกของตลับลูกปืนโรเตอร์

อย่างง่าย การออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดสามารถแสดงด้วยรูปภาพของแบบฟอร์มต่อไปนี้

เมื่อโรเตอร์หมุน แรงบิดจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งกำลังขึ้นอยู่กับการออกแบบทั่วไปของอุปกรณ์ ปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ และการสูญเสียระหว่างการแปลง

ค่าของกำลังสูงสุดที่เป็นไปได้ของแรงบิดของเครื่องยนต์จะน้อยกว่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้กับมันเสมอ โดดเด่นด้วยคุณค่าของประสิทธิภาพ

ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้า

ตามประเภทของกระแสที่ไหลผ่านขดลวดจะแบ่งออกเป็นมอเตอร์กระแสตรงหรือกระแสสลับ แต่ละกลุ่มเหล่านี้มีการดัดแปลงจำนวนมากโดยใช้กระบวนการทางเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน

มอเตอร์กระแสตรง

มีสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ที่สร้างขึ้นโดยแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคงที่หรือแบบพิเศษที่มีขดลวดสนาม ขดลวดกระดองติดตั้งอย่างแน่นหนาในเพลา ซึ่งจับจ้องอยู่ในตลับลูกปืนและสามารถหมุนได้อย่างอิสระรอบแกนของตัวเอง

โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องยนต์ดังกล่าวแสดงอยู่ในรูป

บนแกนกลางของกระดองที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก มีขดลวดที่ประกอบด้วยสองส่วนที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม ซึ่งเชื่อมต่อที่ปลายด้านหนึ่งกับเพลตสะสมสื่อกระแสไฟฟ้า และอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกัน แปรงกราไฟท์สองอันตั้งอยู่ที่ปลายด้านตรงข้ามของเกราะและกดลงบนแผ่นสัมผัสของเพลตสะสม

ค่าศักย์ไฟฟ้าที่เป็นบวกของแหล่งกำเนิดกระแสคงที่จะถูกนำไปใช้กับแปรงด้านล่างของรูปแบบ และค่าศักย์ลบกับค่าบน ทิศทางของกระแสน้ำที่ไหลผ่านขดลวดจะแสดงด้วยลูกศรสีแดงเส้นประ

กระแสทำให้เกิดสนามแม่เหล็กของขั้วเหนือในส่วนล่างซ้ายของกระดอง และขั้วใต้ที่ส่วนบนขวา (กฎกิมบอล) สิ่งนี้นำไปสู่การผลักของขั้วโรเตอร์จากเสาที่มีชื่อเดียวกันและดึงดูดไปยังขั้วตรงข้ามบนสเตเตอร์ อันเป็นผลมาจากแรงที่ใช้ทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบหมุนซึ่งทิศทางจะถูกระบุด้วยลูกศรสีน้ำตาล

ด้วยการหมุนของกระดองต่อไปด้วยความเฉื่อย เสาจะถูกถ่ายโอนไปยังเพลตสะสมอื่นๆ ทิศทางของกระแสในนั้นกลับกัน โรเตอร์ยังคงหมุนต่อไป

การออกแบบที่เรียบง่ายของอุปกรณ์สะสมดังกล่าวทำให้สูญเสียพลังงานไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก มอเตอร์ดังกล่าวทำงานในอุปกรณ์ที่มีการออกแบบเรียบง่ายหรือของเล่นสำหรับเด็ก

มอเตอร์กระแสตรงที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตมีการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น:

คดเคี้ยวไม่ได้แบ่งออกเป็นสองส่วน แต่ออกเป็นหลายส่วน

ขดลวดแต่ละส่วนติดตั้งอยู่บนเสาของตัวเอง

อุปกรณ์สะสมทำด้วยแผ่นสัมผัสจำนวนหนึ่งตามจำนวนส่วนที่คดเคี้ยว

ด้วยเหตุนี้ การเชื่อมต่อที่ราบรื่นของแต่ละขั้วผ่านแผ่นสัมผัสกับแปรงและแหล่งกำเนิดกระแสไฟถูกสร้างขึ้น และการสูญเสียพลังงานจะลดลง

อุปกรณ์ของสมอดังกล่าวแสดงในรูปภาพ

ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ทิศทางการหมุนของโรเตอร์สามารถย้อนกลับได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนการเคลื่อนที่ของกระแสในขดลวดไปทางตรงข้ามโดยเปลี่ยนขั้วที่แหล่งกำเนิด

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

พวกเขาแตกต่างจากการออกแบบก่อนหน้านี้ตรงที่กระแสไฟฟ้าที่ไหลในขดลวดนั้นอธิบายโดยทิศทางที่เปลี่ยนเป็นระยะ (สัญญาณ) การจ่ายไฟจากเครื่องกำเนิดสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ

สเตเตอร์ของมอเตอร์ดังกล่าวดำเนินการโดยวงจรแม่เหล็ก มันทำจากแผ่นแม่เหล็กที่มีร่องซึ่งขดลวดจะหมุนด้วยโครง (ขดลวด)

มอเตอร์ซิงโครนัส

ภาพด้านล่างแสดงให้เห็น หลักการทำงานของมอเตอร์กระแสสลับแบบเฟสเดียวด้วยการหมุนแบบซิงโครนัสของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของโรเตอร์และสเตเตอร์

ในร่องของวงจรแม่เหล็กสเตเตอร์ที่ปลายด้านตรงข้าม diametrically ตัวนำที่คดเคี้ยวจะถูกวางแสดงแผนผังในรูปแบบของกรอบซึ่งกระแสสลับไหลผ่าน

ให้เราพิจารณากรณีนี้ชั่วขณะหนึ่งซึ่งเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนผ่านของส่วนบวกของครึ่งคลื่น

ในกรงแบริ่ง โรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวรในตัวจะหมุนอย่างอิสระ โดยจะแสดง "ปาก N" ทางเหนือและปาก "S" ทางใต้ของขั้วไว้อย่างชัดเจน เมื่อกระแสครึ่งคลื่นบวกไหลผ่านขดลวดสเตเตอร์ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นด้วยขั้ว "S st" และ "N st"

แรงปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นระหว่างสนามแม่เหล็กของโรเตอร์และสเตเตอร์ (เช่น ขั้วผลักกัน และไม่เหมือนขั้วดึงดูด) ซึ่งมักจะเปลี่ยนเกราะของมอเตอร์จากตำแหน่งใดก็ได้ไปยังตำแหน่งสุดท้าย เมื่อขั้วตรงข้ามอยู่ใกล้ที่สุด ซึ่งกันและกัน.

หากเราพิจารณากรณีเดียวกัน แต่ในช่วงเวลาหนึ่งเมื่อกระแสครึ่งคลื่นเชิงลบของกระแสย้อนกลับไหลผ่านตัวนำของเฟรมการหมุนของกระดองจะเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้าม

เพื่อให้โรเตอร์เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องในสเตเตอร์ไม่ได้สร้างเฟรมที่คดเคี้ยว แต่มีจำนวนหนึ่งเฟรมโดยคำนึงถึงว่าแต่ละเฟรมนั้นขับเคลื่อนจากแหล่งกระแสที่แยกจากกัน

หลักการทำงานของมอเตอร์กระแสสลับสามเฟสพร้อมการหมุนแบบซิงโครนัสสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของโรเตอร์และสเตเตอร์แสดงในภาพต่อไปนี้

ในการออกแบบนี้ ขดลวด A, B และ C สามเส้นติดตั้งอยู่ภายในวงจรแม่เหล็กของสเตเตอร์ โดยชดเชยด้วยมุม 120 องศาระหว่างกัน ม้วน A ถูกเน้นด้วยสีเหลือง B คือสีเขียว และ C คือสีแดง ขดลวดแต่ละอันทำด้วยเฟรมเดียวกันกับในกรณีก่อนหน้า

ในภาพ สำหรับแต่ละกรณี กระแสไหลผ่านขดลวดเดียวเท่านั้นในทิศทางไปข้างหน้าหรือย้อนกลับ ซึ่งแสดงโดยเครื่องหมาย "+" และ "-"

เมื่อครึ่งคลื่นบวกผ่านเฟส A ในทิศทางไปข้างหน้า แกนสนามโรเตอร์จะอยู่ในตำแหน่งแนวนอนเนื่องจากเสาแม่เหล็กสเตเตอร์จะก่อตัวในระนาบนี้และดึงดูดอาร์เมเจอร์ที่เคลื่อนที่ได้ ตรงข้ามกับเสาโรเตอร์มักจะเข้าหาเสาสเตเตอร์

เมื่อครึ่งคลื่นบวกเข้าสู่เฟส C เกราะจะหมุนตามเข็มนาฬิกา 60 องศา หลังจากกระแสถูกนำไปใช้กับเฟส B การหมุนของกระดองที่คล้ายกันจะเกิดขึ้น กระแสที่ไหลต่อเนื่องกันในเฟสถัดไปของขดลวดถัดไปจะหมุนโรเตอร์

หากแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายสามเฟสเลื่อนไปตามมุม 120 องศาในแต่ละขดลวดจากนั้นกระแสสลับจะหมุนเวียนอยู่ในนั้นซึ่งจะหมุนเกราะและสร้างการหมุนแบบซิงโครนัสด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ให้มา

ใช้การออกแบบทางกลแบบเดียวกันสำเร็จใน สเต็ปเปอร์มอเตอร์สามเฟส... เฉพาะในแต่ละขดลวดด้วยความช่วยเหลือของการควบคุมเท่านั้นที่จะได้รับการจัดหาและลบพัลส์ DC ตามอัลกอริทึมที่อธิบายไว้ข้างต้น

การเริ่มต้นใช้งานจะเริ่มต้นการเคลื่อนไหวแบบหมุน และการสิ้นสุดการทำงานในช่วงเวลาหนึ่งจะทำให้มีการหมุนเพลาตามมิเตอร์และการหยุดที่มุมที่ตั้งโปรแกรมไว้สำหรับการดำเนินการทางเทคโนโลยีบางอย่าง

ในระบบสามเฟสที่อธิบายไว้ทั้งสองระบบสามารถเปลี่ยนทิศทางการหมุนของเกราะได้ ในการทำเช่นนี้ คุณเพียงแค่เปลี่ยนเฟส "A" - "B" - "C" เป็นอย่างอื่น เช่น "A" - "C" - "B"

ความเร็วของโรเตอร์ถูกควบคุมโดยระยะเวลาของคาบ T การลดลงจะนำไปสู่การเร่งความเร็วของการหมุน ขนาดของแอมพลิจูดปัจจุบันในเฟสขึ้นอยู่กับความต้านทานภายในของขดลวดและค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับมัน เป็นตัวกำหนดปริมาณแรงบิดและกำลังของมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

การออกแบบมอเตอร์เหล่านี้มีวงจรแม่เหล็กสเตเตอร์เดียวกันกับขดลวดเช่นเดียวกับรุ่นเฟสเดียวและสามเฟสที่พิจารณาก่อนหน้านี้ พวกเขาได้ชื่อมาจากการหมุนแบบอะซิงโครนัสของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระดองและสเตเตอร์ ทำได้โดยการปรับปรุงการกำหนดค่าโรเตอร์

แกนทำจากแผ่นเหล็กไฟฟ้าเกรดพร้อมร่อง มีการติดตั้งตัวนำกระแสไฟฟ้าอลูมิเนียมหรือทองแดงซึ่งปิดที่ปลายกระดองด้วยวงแหวนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขดลวดสเตเตอร์ กระแสไฟฟ้าจะเหนี่ยวนำให้เกิดในโรเตอร์โรเตอร์ด้วยแรงเคลื่อนไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของกระดองจะถูกสร้างขึ้น เมื่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้โต้ตอบกัน เพลามอเตอร์จะเริ่มหมุน

ด้วยการออกแบบนี้ การเคลื่อนที่ของโรเตอร์จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่หมุนได้เกิดขึ้นในสเตเตอร์และจะดำเนินต่อไปในโหมดการทำงานแบบอะซิงโครนัสกับมัน

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสนั้นง่ายกว่าในการออกแบบ ดังนั้นจึงมีราคาถูกลงและใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรมและเครื่องใช้ในครัวเรือน

มอเตอร์เชิงเส้น

กลไกการทำงานทางอุตสาหกรรมจำนวนมากทำการเคลื่อนไหวแบบลูกสูบหรือแบบแปลนในระนาบเดียวซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องจักรงานโลหะ ยานพาหนะ ค้อนทุบเมื่อขับกอง ...

การเคลื่อนย้ายตัวถังที่ใช้งานได้โดยใช้กระปุกเกียร์ บอลสกรู สายพานขับ และอุปกรณ์กลไกที่คล้ายกันจากมอเตอร์ไฟฟ้าแบบหมุนทำให้การออกแบบซับซ้อน วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่ทันสมัยสำหรับปัญหานี้คือการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าเชิงเส้น

สเตเตอร์และโรเตอร์ของเขาถูกยืดออกในรูปแบบของแถบ และไม่ม้วนเป็นวงแหวน เช่นเดียวกับในมอเตอร์ไฟฟ้าแบบหมุน

หลักการทำงานคือการถ่ายทอดการเคลื่อนที่เชิงเส้นแบบลูกสูบไปยังโรเตอร์รองชนะเลิศเนื่องจากการถ่ายโอนพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจากสเตเตอร์ที่อยู่กับที่ด้วยวงจรแม่เหล็กเปิดที่มีความยาวที่แน่นอน ข้างในนั้นสร้างสนามแม่เหล็กที่กำลังทำงานโดยเปิดกระแสสลับกัน

มันทำหน้าที่เกี่ยวกับกระดองที่คดเคี้ยวด้วยตัวสะสม แรงที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ดังกล่าวจะเคลื่อนโรเตอร์ไปในทิศทางเชิงเส้นตามองค์ประกอบไกด์เท่านั้น

มอเตอร์แนวราบได้รับการออกแบบให้ทำงานบนกระแสตรงหรือกระแสสลับ และสามารถทำงานได้ในโหมดซิงโครนัสหรืออะซิงโครนัส

ข้อเสียของลิเนียร์มอเตอร์คือ:

ความซับซ้อนของเทคโนโลยี

ราคาสูง;

ตัวชี้วัดพลังงานต่ำ

สภาพปัญหา : งานห้องปฏิบัติการ ครั้งที่ 10. ศึกษามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (ในรุ่น).

งานจาก
Reshebnik in Physics, เกรด 8, A.V. Peryshkin, N.A. Rodina
สำหรับปี 1998
โซลูชันฟิสิกส์ออนไลน์
สำหรับเกรด 8
งานห้องปฏิบัติการ
- ห้อง
10

การศึกษามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (ในรุ่น)

วัตถุประสงค์ของงาน: ทำความคุ้นเคยกับรายละเอียดพื้นฐานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงในรุ่นของมอเตอร์นี้

นี่อาจเป็นงานที่ง่ายที่สุดสำหรับหลักสูตรเกรด 8 คุณเพียงแค่ต้องเชื่อมต่อรุ่นมอเตอร์กับแหล่งจ่ายกระแสไฟ ดูว่ามันทำงานอย่างไร และจำชื่อชิ้นส่วนหลักของมอเตอร์ไฟฟ้าได้ (กระดอง ตัวเหนี่ยวนำ แปรง วงแหวนครึ่งวง ขดลวด เพลา)

มอเตอร์ไฟฟ้าที่ครูแนะนำอาจคล้ายกับที่แสดงในรูป หรืออาจมีรูปลักษณ์ที่แตกต่างกัน เนื่องจากมีทางเลือกมากมายสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าของโรงเรียน นี่ไม่ใช่สิ่งสำคัญพื้นฐาน เนื่องจากครูอาจจะบอกคุณในรายละเอียดและแสดงวิธีจัดการกับแบบจำลอง

มาดูสาเหตุหลักที่มอเตอร์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออย่างถูกต้องไม่ทำงานกัน วงจรเปิดขาดการติดต่อของแปรงที่มีวงแหวนครึ่งวงกลมทำให้ขดลวดกระดองเสียหาย หากในสองกรณีแรกคุณสามารถรับมือได้ด้วยตัวเองในกรณีที่คดเคี้ยวคุณต้องติดต่อครู ก่อนเปิดเครื่อง ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระดองสามารถหมุนได้อย่างอิสระและไม่มีสิ่งใดรบกวนเครื่องยนต์ มิฉะนั้น เมื่อเปิดเครื่อง มอเตอร์ไฟฟ้าจะส่งเสียงฮัมที่มีลักษณะเฉพาะ แต่จะไม่หมุน

ไม่แน่ใจว่าจะตัดสินใจอย่างไร? คุณสามารถช่วยแก้ปัญหาได้หรือไม่? เข้ามาถาม.

← งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 9 การประกอบแม่เหล็กไฟฟ้าและทดสอบการทำงาน ห้องปฏิบัติการหมายเลข 11 การรับภาพโดยใช้เลนส์

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่พลังงานไฟฟ้าถูกแปลงเป็นพลังงานกล หลักการของการกระทำนั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

อย่างไรก็ตามวิธีการโต้ตอบของสนามแม่เหล็กที่ทำให้โรเตอร์ของมอเตอร์หมุนแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับประเภทของแรงดันไฟฟ้า - AC หรือ DC

หลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงขึ้นอยู่กับผลของแรงผลักของขั้วแม่เหล็กถาวรที่เหมือนกันและการดึงดูดของขั้วที่ไม่เหมือนกับขั้วไฟฟ้า ลำดับความสำคัญของการประดิษฐ์เป็นของวิศวกรชาวรัสเซีย BS Jacobi โมเดลอุตสาหกรรมแรกของมอเตอร์กระแสตรงถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2381 ตั้งแต่นั้นมา การออกแบบก็ไม่มีการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานใดๆ

ในมอเตอร์กระแสตรงกำลังต่ำ แม่เหล็กตัวใดตัวหนึ่งมีอยู่จริง ยึดติดกับตัวเครื่องโดยตรง อันที่สองถูกสร้างขึ้นในขดลวดกระดองหลังจากเชื่อมต่อแหล่งจ่ายกระแสตรงเข้ากับมัน สำหรับสิ่งนี้จะใช้อุปกรณ์พิเศษ - ชุดสะสมแปรง ตัวสะสมนั้นเป็นวงแหวนนำไฟฟ้าที่ติดอยู่กับเพลามอเตอร์ ปลายของขดลวดกระดองเชื่อมต่อกับมัน

เพื่อให้เกิดแรงบิด จำเป็นต้องสลับขั้วแม่เหล็กถาวรของกระดองอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้ควรเกิดขึ้นในขณะที่เสาตัดผ่านสนามแม่เหล็กที่เรียกว่าเป็นกลาง ในเชิงโครงสร้าง ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยการแบ่งวงแหวนสะสมออกเป็นส่วนๆ คั่นด้วยแผ่นอิเล็กทริก ปลายของขดลวดกระดองเชื่อมต่อสลับกัน

ในการเชื่อมต่อตัวสะสมกับเครือข่ายอุปทานจะใช้แปรงที่เรียกว่า - แท่งกราไฟท์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานการเลื่อนต่ำ

ขดลวดกระดองไม่ได้เชื่อมต่อกับเครือข่ายอุปทาน แต่เชื่อมต่อกับลิโน่สตาร์ทโดยใช้ชุดสะสมแปรง กระบวนการเปิดมอเตอร์ดังกล่าวประกอบด้วยการเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลักและค่อยๆ ลดความต้านทานเชิงรุกในวงจรกระดองให้เป็นศูนย์ มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานได้อย่างราบรื่นและไม่มีการโอเวอร์โหลด

คุณสมบัติของการใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในวงจรเฟสเดียว

แม้ว่าที่จริงแล้วสนามแม่เหล็กหมุนของสเตเตอร์จะได้มาอย่างง่ายดายที่สุดจากแรงดันไฟฟ้าสามเฟส แต่หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสช่วยให้สามารถทำงานได้จากเครือข่ายเฟสเดียวในครัวเรือน หากมีการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง การออกแบบของพวกเขา

สำหรับสิ่งนี้ สเตเตอร์ต้องมีสองขดลวด ซึ่งหนึ่งในนั้นคือขดลวด "เริ่มต้น" กระแสในนั้นจะเปลี่ยนเป็นเฟส 90 °เนื่องจากการรวมโหลดปฏิกิริยาในวงจร บ่อยที่สุดสำหรับสิ่งนี้

การซิงโครไนซ์สนามแม่เหล็กที่เกือบจะสมบูรณ์ทำให้เครื่องยนต์สามารถรับความเร็วได้แม้จะมีภาระหนักบนเพลา ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของสว่าน สว่านกระแทก เครื่องดูดฝุ่น "เครื่องบด" หรือเครื่องขัด

หากมีมอเตอร์แบบปรับได้รวมอยู่ในวงจรจ่ายไฟของมอเตอร์ดังกล่าว ความถี่ของการหมุนจะเปลี่ยนแปลงได้อย่างราบรื่น แต่ทิศทางเมื่อขับเคลื่อนจากวงจรไฟฟ้ากระแสสลับไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้

มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวมีความสามารถในการพัฒนาความเร็วสูงมาก มีขนาดกะทัดรัด และมีแรงบิดมาก อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของชุดแปรงสะสมช่วยลดอายุการใช้งาน - แปรงกราไฟท์จะสึกหรอค่อนข้างเร็วเมื่อใช้ความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากตัวสะสมได้รับความเสียหายทางกลไก

มอเตอร์ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงสุด (มากกว่า 80%) ของอุปกรณ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นทั้งหมด การประดิษฐ์ของพวกเขาเมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ 19 ถือได้ว่าเป็นการก้าวกระโดดของอารยธรรมเชิงคุณภาพเพราะหากไม่มีพวกเขาก็เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงชีวิตของสังคมสมัยใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีชั้นสูงและสิ่งที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นยังไม่ได้ถูกประดิษฐ์ขึ้น

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสในวิดีโอ

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ทุกวันนี้ มอเตอร์ไฟฟ้าถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเพื่อขับเคลื่อนเครื่องจักรและกลไกต่างๆ ในครัวเรือนมีการติดตั้งในเครื่องซักผ้า ตู้เย็น คั้นน้ำผลไม้ เครื่องเตรียมอาหาร พัดลม เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า ฯลฯ มอเตอร์ไฟฟ้าตั้งค่าการเคลื่อนไหวอุปกรณ์และกลไกที่เชื่อมต่ออยู่

ในบทความนี้ ผมจะพูดถึงประเภททั่วไปและหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงรถ ครัวเรือน หรือการประชุมเชิงปฏิบัติการ

มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานอย่างไร

เครื่องยนต์ทำงานบนพื้นฐานของผลกระทบค้นพบโดย Michael Faraday ในปี 1821 เขาค้นพบว่าการหมุนอย่างต่อเนื่องอาจเกิดขึ้นได้เมื่อกระแสไฟฟ้าในตัวนำและแม่เหล็กมีปฏิสัมพันธ์กัน

ถ้าอยู่ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอวางตำแหน่งเฟรมในแนวตั้งและส่งกระแสผ่าน จากนั้นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะเกิดขึ้นรอบตัวนำซึ่งจะโต้ตอบกับขั้วของแม่เหล็ก จากเฟรมหนึ่งจะขับไล่และอีกเฟรมหนึ่งจะถูกดึงดูด

เป็นผลให้เฟรมจะหมุนไปยังตำแหน่งแนวนอนซึ่งจะไม่มีผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กบนตัวนำ เพื่อให้การหมุนดำเนินต่อไป จำเป็นต้องเพิ่มเฟรมอื่นในมุมหนึ่งหรือเปลี่ยนทิศทางของกระแสในเฟรมในช่วงเวลาที่เหมาะสม

ในรูปทำได้โดยใช้วงแหวนครึ่งวงสองอันซึ่งแผ่นสัมผัสจากแบตเตอรี่อยู่ติดกัน เป็นผลให้หลังจากเลี้ยวครึ่งทางแล้วขั้วจะเปลี่ยนไปและการหมุนจะดำเนินต่อไป

ในมอเตอร์ไฟฟ้าที่ทันสมัยแทนที่จะใช้แม่เหล็กถาวร ตัวเหนี่ยวนำหรือแม่เหล็กไฟฟ้าถูกใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก หากคุณถอดชิ้นส่วนมอเตอร์ใดๆ ออก คุณจะเห็นขดลวดขดเคลือบด้วยวานิชที่เป็นฉนวน การหมุนเหล่านี้เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าขดลวดกระตุ้น

ที่บ้านแม่เหล็กถาวรชนิดเดียวกันนี้ใช้ในของเล่นเด็กที่มีแบตเตอรี่

ในด้านอื่นๆ ที่ทรงพลังกว่ามอเตอร์ใช้แม่เหล็กไฟฟ้าหรือขดลวดเท่านั้น ส่วนที่หมุนด้วยเรียกว่าโรเตอร์และส่วนที่อยู่กับที่เรียกว่าสเตเตอร์

ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้า

วันนี้มีมอเตอร์ไฟฟ้าค่อนข้างน้อยที่มีการออกแบบและประเภทต่างๆ แบ่งได้ ตามประเภทของแหล่งจ่ายไฟ:

กระแสสลับทำงานโดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟหลัก
กระแสตรงขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ ตัวสะสม แหล่งจ่ายไฟ หรือแหล่ง DC อื่นๆ

โดยหลักการทำงาน:

ซิงโครนัสซึ่งมีขดลวดบนโรเตอร์และกลไกแปรงสำหรับจ่ายกระแสไฟฟ้าให้
อะซิงโครนัส, มอเตอร์ชนิดที่ง่ายที่สุดและพบบ่อยที่สุด ไม่มีแปรงหรือขดลวดบนโรเตอร์

มอเตอร์ซิงโครนัสหมุนพร้อมกันกับสนามแม่เหล็กที่หมุน ขณะที่มอเตอร์เหนี่ยวนำหมุนช้ากว่าสนามแม่เหล็กที่หมุนในสเตเตอร์

หลักการทำงานและอุปกรณ์ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

ในร่างกายแบบอะซิงโครนัสขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์เรียงซ้อนกัน (สำหรับ 380 โวลต์จะมี 3 อัน) ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กหมุน ปลายสำหรับเชื่อมต่อถูกนำออกไปที่แผงขั้วต่อแบบพิเศษ ขดลวดถูกทำให้เย็นลงด้วยพัดลมที่ติดตั้งอยู่บนเพลาที่ส่วนท้ายของมอเตอร์ไฟฟ้า

โรเตอร์ซึ่งเป็นชิ้นเดียวกับด้ามที่ทำมาจากแท่งโลหะที่ปิดชิดกันทั้งสองด้านจึงเรียกว่าลัดวงจร
ด้วยการออกแบบนี้ ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาเป็นระยะๆ และเปลี่ยนแปรงที่ใช้จ่ายกระแสไฟ ความน่าเชื่อถือ ความทนทาน และความน่าเชื่อถือเพิ่มขึ้นอย่างมาก

โดยปกติ, สาเหตุหลักของการพังทลายมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสคือการสึกหรอของตลับลูกปืนที่เพลาหมุน

หลักการทำงานเพื่อให้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทำงาน โรเตอร์จะต้องหมุนช้ากว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์ อันเป็นผลมาจากการเหนี่ยวนำ EMF (กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น) ในโรเตอร์ เงื่อนไขสำคัญในที่นี้คือ หากโรเตอร์หมุนด้วยความเร็วเท่ากันกับสนามแม่เหล็ก ดังนั้นตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า EMF จะไม่ถูกเหนี่ยวนำในโรเตอร์ ดังนั้นจึงไม่มีการหมุน แต่ในความเป็นจริง เนื่องจากแรงเสียดทานของแบริ่งหรือภาระบนเพลา โรเตอร์จะหมุนช้าลงเสมอ

ขั้วแม่เหล็กหมุนตลอดเวลาในขดลวดของมอเตอร์และทิศทางของกระแสในโรเตอร์จะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ตัวอย่างเช่น ณ จุดหนึ่ง ทิศทางของกระแสในขดลวดสเตเตอร์และโรเตอร์จะแสดงเป็นแผนผังในรูปแบบของกากบาท (กระแสไหลจากเรา) และจุด (กระแสไหลมาหาเรา) สนามแม่เหล็กหมุนจะแสดงเป็นเส้นประ

ตัวอย่างเช่น เลื่อยวงเดือนทำงานอย่างไร... มีความเร็วสูงสุดโดยไม่ต้องโหลด แต่ทันทีที่เราเริ่มตัดกระดาน ความเร็วในการหมุนจะลดลง และในขณะเดียวกันโรเตอร์ก็เริ่มหมุนช้าลงเมื่อเทียบกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และตามกฎของวิศวกรรมไฟฟ้า ค่า EMF จะยิ่งเพิ่มขึ้นเข้าไปอีก มัน. กระแสไฟที่มอเตอร์ใช้จะเพิ่มขึ้นและเริ่มทำงานเต็มกำลัง หากโหลดบนเพลามากจนหยุดนิ่ง ความเสียหายต่อโรเตอร์กรงกระรอกอาจเกิดขึ้นเนื่องจากค่าสูงสุดของ EMF ที่เกิดขึ้นในนั้น ด้วยเหตุนี้จึงเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกกำลังเครื่องยนต์ที่เหมาะสม ถ้าเรากินมากขึ้น การใช้พลังงานจะไม่ยุติธรรม

ความเร็วโรเตอร์ขึ้นอยู่กับจำนวนเสา ที่ 2 ขั้ว ความเร็วในการหมุนจะเท่ากับความเร็วในการหมุนของสนามแม่เหล็ก เท่ากับสูงสุด 3000 รอบต่อวินาทีที่ความถี่เครือข่าย 50 Hz เพื่อลดความเร็วลงครึ่งหนึ่ง จำเป็นต้องเพิ่มจำนวนเสาในสเตเตอร์เป็นสี่ตัว

ข้อเสียที่สำคัญของอะซิงโครนัสมอเตอร์นั้นจัดหาโดยการปรับความเร็วของการหมุนของเพลาเท่านั้นโดยการเปลี่ยนความถี่ของกระแสไฟฟ้า มิฉะนั้น จะไม่สามารถบรรลุความเร็วเพลาคงที่ได้

หลักการทำงานและโครงสร้างของมอเตอร์ซิงโครนัสกระแสสลับ

มอเตอร์ไฟฟ้าประเภทนี้ใช้ในชีวิตประจำวันที่ต้องการความเร็วในการหมุนคงที่ ความสามารถในการปรับเปลี่ยนได้ รวมถึงหากต้องการความเร็วในการหมุนมากกว่า 3000 รอบต่อนาที (ซึ่งเป็นค่าสูงสุดสำหรับอะซิงโครนัส)

มอเตอร์ซิงโครนัสถูกติดตั้งในเครื่องมือไฟฟ้า เครื่องดูดฝุ่น เครื่องซักผ้า ฯลฯ

ในกรณีของซิงโครนัสของมอเตอร์กระแสสลับนั้นมีขดลวด (ตามภาพ 3 อัน) ซึ่งพันบนโรเตอร์หรืออาร์มาเจอร์ (1) ด้วย ตะกั่วของพวกเขาถูกบัดกรีไปยังส่วนของแหวนลื่นหรือตัวสะสม (5) ซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้าโดยใช้แปรงกราไฟท์ (4) นอกจากนี้ ขั้วต่อยังตั้งอยู่เพื่อให้แปรงจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้เพียงคู่เดียวเสมอ

การพังบ่อยที่สุดมอเตอร์สะสมคือ:

สวมแปรงหรือการสัมผัสไม่ดีเนื่องจากสปริงแรงดันอ่อนตัว
การปนเปื้อนของสะสมทำความสะอาดด้วยแอลกอฮอล์ถูหรือกระดาษทรายศูนย์
การสึกหรอของแบริ่ง

หลักการทำงานแรงบิดในมอเตอร์ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างกระแสเกราะและฟลักซ์แม่เหล็กในสนามที่คดเคี้ยว ด้วยการเปลี่ยนทิศทางของกระแสสลับ ทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กจะเปลี่ยนแปลงไปพร้อม ๆ กันในกรณีและเกราะ เนื่องจากการหมุนจะเป็นไปในทิศทางเดียวกันเสมอ

หมุนเวียน "

สถานที่เรียนในโปรแกรมการทำงาน: 55 บทเรียน หนึ่งในบทเรียนในหัวข้อ "ปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า"

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:อธิบายโครงสร้างและหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า

งาน:

ศึกษามอเตอร์ไฟฟ้าด้วยวิธีปฏิบัติ - การปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ

เรียนรู้ที่จะใช้ความรู้ที่ได้รับในสถานการณ์ที่ไม่ได้มาตรฐานเพื่อแก้ปัญหา

เพื่อพัฒนาความคิดของนักเรียนเพื่อดำเนินการวิเคราะห์ เปรียบเทียบ และสังเคราะห์ต่อไป

ดำเนินการสร้างความสนใจทางปัญญาของนักเรียนต่อไป

เป้าหมายที่เป็นระบบ:การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการรักษาสุขภาพในบทเรียนฟิสิกส์

รูปแบบของงานและประเภทของกิจกรรมในบทเรียน: การทดสอบความรู้ โดยคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของนักเรียนแต่ละคน งานในห้องปฏิบัติการดำเนินการในไมโครกรุ๊ป (คู่) ปรับปรุงความรู้ของนักเรียนอย่างสนุกสนาน คำอธิบายเนื้อหาใหม่ในรูปแบบของการสนทนาพร้อมการทดลองสาธิต การตั้งเป้าหมาย และการไตร่ตรอง

ระหว่างเรียน

1) ตรวจการบ้าน

งานอิสระ (หลายระดับ) จะดำเนินการในช่วง 7 นาทีแรกของบทเรียน

ชั้น 1.

ระดับที่ 2

ระดับ 3

2). การเรียนรู้วัสดุใหม่ (15 นาที).

ครูสื่อสารหัวข้อของบทเรียนนักเรียนสร้างเป้าหมาย

อัพเดทความรู้. เกม "ใช่" และ "ไม่"

ครูอ่านวลีนี้ ถ้านักเรียนเห็นด้วยกับข้อความนี้ พวกเขาจะลุกขึ้นนั่ง ถ้าไม่ก็นั่ง

สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็กถาวรหรือกระแสไฟฟ้า
ธรรมชาติไม่มีประจุแม่เหล็ก
ขั้วใต้ของเข็มแม่เหล็กแสดงถึงขั้วใต้ทางภูมิศาสตร์ของโลก
แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นขดลวดที่มีแกนเหล็กอยู่ภายใน
เส้นแรงของสนามแม่เหล็กจากซ้ายไปขวา
เส้นที่ลูกศรแม่เหล็กตั้งไว้ในสนามแม่เหล็กเรียกว่า เส้นแม่เหล็ก

โครงร่างของการนำเสนอ

การกระทำของสนามแม่เหล็กบนตัวนำที่มีกระแส
การพึ่งพาทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำกับทิศทางของกระแสในนั้นและตำแหน่งของขั้วแม่เหล็ก
อุปกรณ์และการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าตัวสะสมที่ง่ายที่สุด

การสาธิต

การเคลื่อนที่ของตัวนำและโครงที่มีกระแสอยู่ในสนามแม่เหล็ก
อุปกรณ์และหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรง

3.ห้องปฏิบัติการหมายเลข 9 (ทำงานเป็นไมโครกรุ๊ป - เป็นคู่)

การบรรยายสรุปความปลอดภัย

งานจะดำเนินการตามที่อธิบายไว้ในหน้าบทช่วยสอน 176

4. ขั้นตอนสุดท้ายของบทเรียน

งาน.ลำอิเล็กตรอนสองลำถูกขับไล่และลวดคู่ขนานสองเส้นซึ่งกระแสไหลไปในทิศทางเดียวจะถูกดึงดูด ทำไม? เป็นไปได้ไหมที่จะสร้างเงื่อนไขที่ตัวนำเหล่านี้จะขับไล่?

การสะท้อน.

คุณได้เรียนรู้อะไรใหม่ ความรู้นี้จำเป็นในชีวิตประจำวันหรือไม่?

คำถาม:

อะไรเป็นตัวกำหนดความเร็วของโรเตอร์ในมอเตอร์ไฟฟ้า?

สิ่งที่เรียกว่ามอเตอร์ไฟฟ้า?

พี . 61 แต่งปริศนาอักษรไขว้ในหัวข้อ "ปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า

ภาคผนวก

ชั้น 1.

1. แม่เหล็กที่ตรงกันข้ามและชอบทำปฏิกิริยาอย่างไร?

2. เป็นไปได้ไหมที่จะตัดแม่เหล็กเพื่อให้แม่เหล็กตัวหนึ่งที่ได้รับมีขั้วเหนือและอีกอันมีขั้วใต้เท่านั้น?

ระดับที่ 2

ทำไมตัวเข็มทิศทำด้วยทองแดง อะลูมิเนียม พลาสติก และวัสดุอื่นๆ แต่ไม่ใช่เหล็ก

เหตุใดราวเหล็กและแถบเหล็กที่วางอยู่ในโกดังจึงกลายเป็นแม่เหล็กในเวลาต่อมา?

ระดับ 3

1.วาดสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กเกือกม้าและระบุทิศทางของเส้นแรง

2. หมุดสองตัวถูกดึงดูดไปที่ขั้วใต้ของแม่เหล็ก ทำไมผู้ตื่นขึ้นจึงขับไล่?

ชั้น 1.

1. แม่เหล็กที่ตรงกันข้ามและชอบทำปฏิกิริยาอย่างไร?

ระดับที่ 2

ระดับ 3

1.วาดสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กเกือกม้าและระบุทิศทางของเส้นแรง

MCOU "โรงเรียนมัธยมอัลลัก"

เปิดบทเรียนฟิสิกส์ ป.8 ในหัวข้อ "การกระทำของสนามแม่เหล็กบนตัวนำที่มีกระแส เครื่องยนต์ไฟฟ้า. ห้องปฏิบัติการครั้งที่ 9 "การศึกษามอเตอร์ไฟฟ้าค่าคงที่ หมุนเวียน ".

จัดทำและดำเนินการโดย: ครูประเภทแรก Elizaveta Alexandrovna Taranushenko