 |
«Двигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов»
|
|
|
|
194
ства. Электрические двигатели бывают маленькими и огромными, в зависимо- сти от назначения и мощности. Дей- ствие простейшего электродвигателя (коллекторного двигателя) постоян- ного тока основано на следующем фи- зическом явлении: при протекании то- ка через проводник, который располо- жен в магнитном поле, на проводник действует механическая сила, стремя- щаяся сдвинуть этот проводник в сто- рону. При изменении направления то- ка направление действия механической силы меняется, и она стремится сдви-
S
Щётки Контакты-
U полукольца
Рис. 5. 10. Принцип действия коллекторного электродвигателя
нуть проводник в противоположную сторону. Если проводник заменить витком, то он будет поворачиваться в магнитном поле (рис. 5. 10). Для увеличения вращающего момента виток заменяют катушкой.
Каждый электродвигатель имеет статор — неподвижную часть и ротор — вращающуюся часть (рис. 5. 11).
Магнитное поле создаётся в статоре с помощью постоянных магни- тов или электромагнитов. Через вращающуюся обмотку ротора должен протекать ток. Этот ток подводится к ротору через щётки и пластины коллектора — специального узла электродвигателя. Щётки расположе- ны на статоре, а коллектор — на роторе.
Рис. 5. 11. Схема коллекторного двигателя: 1 — якорь; 2 — сердечник полюса;
3 — обмотка полюса; 4 — статор; 5 — вентилятор; 6 — щётки; 7 — коллектор
Рис. 5. 12. Принципиальная электрическая схема подключения электродвигателя
Изменив направление тока ротора, можно изменить направление его враще ния, т. е. осуществить реверсирование двигателя.
Коллекторные двигатели широко ис пользуются на транспорте (электропоез дах, поездах метро, трамваях, троллейбу сах), так как позволяют в широких преде лах изменять скорость вращения ротора, следовательно, скорость движения элек тротранспорта.
|
|
|
Принципиальная электрическая схема цепи, содержащей источник питания, переменное сопротивление — реостат, предохранитель и дви гатель постоянного тока, приведена на рисунке 5. 12. Изменяя сопротив ление реостата, можно менять скорость вращения ротора. Примерно это и делает водитель троллейбуса, изменяя скорость его движения.
Обратите внимание, что на электротехнических схемах, в отличие от схем, с которыми вы работаете на уроках физики, рядом с условным обозначением элемента цепи имеется дополнительное буквенное обо значение. Некоторые обозначения приведены в таблице 5. 1.
Кроме электродвигателей постоянного тока, в промышленности широко используются электродвигатели переменного тока. К ним относятся коллекторные двигатели переменного тока с электромагнит ным возбуждением. В подобных двигателях магнитное поле статора создаётся током, протекающим через его обмотку, от электрической се ти. Когда направление переменного тока меняется, изменяется направ ление магнитного поля статора. Одновременно изменяется направ ление тока ротора, поскольку обмотка ротора также подключена к
электрической сети. В результате сила, вращающая ротор, не меняет направле ния, и ротор вращается.
Широкое применение получили асин хронные двигатели переменного тока. В этих двигателях статор создаёт вращаю щееся магнитное поле. Если поместить в
Рис. 5. 13. Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронного двигателя
это поле магнитную стрелку, она начнёт
вращаться. Однако внутрь статора по мещают не стрелку, а короткозамкнутый
196
Таблица 5. 1. Обозначения элементов цепи
| Буквенный код | Элемент | Обозначение элемента |
| GB | Батарея | – + |
| FU | Предохранитель | 
|
| М | Двигатель | 
|
| Р (А, V и т. д. ) | Прибор (амперметр, вольтметр и т. д. ) | mA |
| HL | Лампа накаливания | 
|
| R | Резистор | 
|
| SА | Выключатель | 
|
ротор (рис. 5. 13). В нём возникают токи, взаимодействующие с вращаю- щимся магнитным полем статора и создающие вращающий момент. Ро- тор вращается. Эти двигатели широко используются для приведения в движение станков — токарных, фрезерных, сверлильных и других (электропривод станков), а также в электробытовых приборах.
|
|
|
В электродвигателях происходит преобразование электрической энергии в механическую работу.
Электродвигатели обладают очень интересной особенностью — об- ратимостью. Если вращать рамку (ротор), то в ней возникнет электри- ческий ток. Таким образом, электродвигатель может работать в режиме генератора электрического тока.
Полезная информация
Первый электродвигатель постоянного тока построил русский ака- демик Б. С. Якоби в 1838 г.
Практическая работа № 23
«Двигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов»
Цель работы: изучить устройство и принцип работы электродвига- теля постоянного тока.
Оборудование и материалы: блок питания, лампа накаливания, электродвигатель постоянного тока, переменный резистор, предохра- нитель, ключ, провода и перемычки, миллиамперметр, вольтметр.
Порядок выполнения работы
Рис. 5. 14. Принципиальная схема электрической цепи
1. Нарисуйте в тетради схему элек- трической цепи, содержащей источник питания, двигатель постоянного тока, элемент регулировки, предохранитель, ключ, электролампу для индикации силы тока, миллиамперметр (рис. 5. 14).
2. Соберите электрическую цепь. Из- меняя значение сопротивления перемен- ного резистора, определите, как связаны
между собой скорость вращения ротора электродвигателя и сила потре- бляемого им тока.
3. Притормозите ротор электродвигателя рукой. Как изменяется си- ла потребляемого тока в ответ на увеличение нагрузки?
4. Поменяйте полярность подаваемого на электродвигатель напря- жения. Изменилось ли при этом направление вращения ротора? Обе- сточьте цепь с помощью ключа SA. Внимательно наблюдая за лампой накаливания, включите электродвигатель. Сделайте вывод, как соотно- сятся между собой силы пускового и рабочего тока двигателя.
|
|
|
5. Проверьте, работает ли электродвигатель постоянного тока от ис- точника переменного напряжения.
6. Разберите цепь. Подключите параллельно к электродвигателю вольтметр. Вращая рукой ротор двигателя сначала в одну, а потом в дру- гую сторону, убедитесь в том, что теперь электродвигатель работает в качестве электрогенератора, т. е. преобразует механическую энергию в электрическую.
 |
198
? Вопросы и задания
1. 
Как действуют электродвигатели постоянного тока? 2. Как изменить на- правление вращения ротора электродвигателя постоянного тока? 3. Где ис- пользуются коллекторные двигатели? 4. Какие двигатели переменного тока вы знаете? 5. Приведите примеры электробытовых приборов, в которых при- сутствует электрический двигатель.
|
|
|
