электродвигатель. Электродвигатель
 Скачать 20.91 Kb.
|
|
БОУ «Чувашский кадетский корпус ПФО имени. Героя Советского Союза А.В. Кочетова» Проект По физике Тема: электродвигатель Работу выполнил ученик 10В класса Васильев Даниил Электрическая машина - электромеханический преобразователь, который преобразует механическую энергию в электрическую (генератор), либо электрическую энергию в механическую (электродвигатель), либо электрическую энергию с одними параметрами (напряжением, частотой и т.д.) в электрическую с другими параметрами В качестве энергоносителя в электрической машине может быть использовано как магнитное, так и электрическое поле. Машины, в которых для преобразования энергии используется магнитное поле, называются индуктивными, а те, в которых используется электрическое поле, — емкостными. Возможно также совместное использование магнитного и электрического полей. Такие машины называются индуктивно-емкостными. Якорь — это подвижная часть машин постоянного тока (двигателя или генератора) или же работающего по этому же принципу так называемого универсального двигателя (который используется в электроинструменте). По сути универсальный двигатель — это тот же двигатель постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением (обмотки якоря и индуктора включены последовательно). Отличие только в расчётах обмоток. На постоянном токе отсутствует реактивное (индуктивное или ёмкостное) сопротивление. Поэтому любая «болгарка», если из неё извлечь электронный блок, будет вполне работоспособна и на постоянном токе, но при меньшем напряжении сети. Основополагающие законы электромеханического преобразования энергии в индуктивных машинах Закон Ампера Согласно закону, установленному Ампером, на проводник с током в магнитном поле действует сила Закон Ампера, где F – сила, Н, I – сила тока, А, l – длина проводника, м, B - магнитная индукция, Тл, alpha - угол между направлением тока и вектором магнитной индукции, г рад. Направление этой силы определяется по правилу "левой руки" Закон электромагнитной индукции Фарадея Открытие электромагнитной индукции в 1831 году Фарадеем - одно из фундаментальных открытий в электродинамики. Максвеллу принадлежит следующая углубленная формулировка закона электромагнитной индукции: Всякое изменение магнитного поля во времени возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле. Циркуляция вектора напряженности E этого поля по любому неподвижному замкнутому контуру s определяется выражением [3] [4] где E – напряженность электрического поля, В/м, ds – элемент контура, м, Ф - магнитный поток, Вб, t - время, с Электродвижущая сила индукции возникающая в замкнутом контуре, равна скорости изменения во времени потока магнитной индукции где – электродвижущая сила индукции, В Знак "-" показывает, что индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток. Момент электродвигателя Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) - векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. где M – вращающий момент, Нм, F – сила, Н, r – радиус-вектор, м Справка: Номинальный вращающий момент Мном, Нм, определяют по формуле где Pном – номинальная мощность двигателя, Вт, nном - номинальная частота вращения, мин-1 [4] Начальный пусковой момент - момент электродвигателя при пуске. Мощность электродвигателя Мощность электродвигателя - это полезная механическая мощность на валу электродвигателя. Мощность электродвигателя постоянного тока Механическая мощность Мощность - физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени. где P – мощность, Вт, A – работа, Дж, t - время, с Работа - скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы [2]. где s – расстояние, м Для вращательного движения где – угол, рад, где – углавая скорость, рад/с, Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя Справка: Номинальное значение - значение параметра электротехнического изделия (устройства), указанное изготовителем, при котором оно должно работать, являющееся исходным для отсчета отклонений. Коэффициент полезного действия электродвигателя Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя - характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую. где – коэффициент полезного действия электродвигателя, P1 - подведенная мощность (электрическая), Вт, P2 - полезная мощность (механическая), Вт При этом потери в электродвигатели обусловлены: электрическими потерями - в виде тепла в результате нагрева проводников с током; магнитными потерями - потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие; механическими потерями - потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии); дополнительными потерями - потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток. КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции. Виды вращающихся электрических машин По характеру магнитного поля в основном воздушном зазоре Одноименнополюсная машина - вращающаяся электрическая машина, у которой нормальная составляющая магнитной индукции во всех точках основного воздушного зазора имеет один и тот же знак. Разноименнополюсная машина - вращающаяся электрическая машина, у которой нормальная составляющая магнитной индукции в различных участках основного воздушного зазора имеет разные знаки. Явнополюсная машина - разноименнополюсная машина, в которой полюса выступают в сторону основного воздушного зазора. Неявнополюсная машина - разноименнополюсная машина с равномерным основным воздушным зазором. Конструкция электродвигателя Основными компонентами вращающегося электродвигателя являются статор и ротор. Статор - неподвижная часть, ротор - вращающаяся часть. Стандартная конструкция вращающегося электродвигателя Стандартная конструкция вращающегося электродвигателя У большей части электродвигателей ротор располагается внутри статора. Электродвигатели у которых ротор находится снаружи статора называются электродвигателями обращенного типа. 1. Согласно закону Ампера на проводник с током I в магнитном поле будет действовать сила F. 2. Если проводник с током I согнуть в рамку и поместить в магнитное поле, то две стороны рамки, находящиеся под прямым углом к магнитному полю, будут испытывать противоположно направленные силы F Принцип работы электродвигателя Принцип действия электродвигателя 3. Силы, действующие на рамку, создают крутящий момент или момент силы, вращающий ее. 4. Производимые электродвигатели имеют несколько витков на якоре, чтобы обеспечить больший постоянный момент. Принцип работы двигателя 5. Магнитное поле может создаваться как магнитами, так и электромагнитами. Электромагнит обычно представляет из себя провод намотанный на сердечник. Таким образом, по закону электромагнитной индукции ток протекающий в рамки будет индуцировать ток в обмотки электромагнита, который в свою очередь будет создавать магнитное поле. |