Тема урока: "Электрические двигатели"
Принцип действия ЭМ основан на законе электромагнитной индукции и законе Ампера.
Закон ЭМИ - при движении проводника в магнитном поле со скоростью v в направлении, перпендикулярном вектору магнитной индукции В, в нем индуцируется ЭДС Е = Blv, где l —длина проводника
Сила Ампера - магнитное поле с индуктивностью В действует на проводник с током I с силой равной FA=BlI, где l – длина проводника.
Электрические двигатели появились еще во второй четверти XIX столетия, но прошло нескольких десятилетий, прежде чем их стали применять в промышленности. Открытие электромагнетизма Х.Эрстедом в 1820 году положило начало изобретению электродвигателя. Майкл Фарадей в 1921 году изобрел мотор, названный его именем. Электрическая энергия в моторе Фарадея превратилась в механическое движение, т.е. механическую энергию. Фарадей в качестве источника электрической энергии использовал Чашку со ртутью, которая является хорошим проводником электричества. Действие мотора Фарадея основано на взаимодействии магнитного поля, созданного вокруг проволоки с током, и магнитного поля постоянного магнита. Один из первых совершенных электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году русский электротехник Борис Семенович Якоби.
Электродвигатель состоит из неподвижной части – статора - постоянного магнита или электромагнита; подвижной части – ротора - сердечника, на который наматывается обмотка; коллектора - коллекторных пластин с припаянными выводами обмотки ротора и прижатыми к ним угольных щеток, к которым подводится напряжение, питающее обмотку ротора.
В электродвигателях постоянного тока частота вращения регулируется плавно и в широком диапазоне, поэтому такие двигатели чаще всего применяются для привода подъемных и транспортных механизмов.
Электродвигатели переменного тока имеют более простую конструкцию, отличаются более доступной ценой и предусматривают эксплуатацию практически в любых условиях. Их основным недостатком является то, что они не предусматривают плавной регулировки частоты вращения.
Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Синхронные двигатели применяются в гидравлических насосах, воздуховодах и т.п. Асинхронные же электродвигатели переменного тока применяются как производстве (краны, лебедки и т.п.), так и в бытовой технике. Самое широкое применение находят трехфазные электродвигатели, которые используются практически во всех сферах народного хозяйства.
ТАД состоит из неподвижной части – статор и подвижной – ротор. Статор состоит из станины (корпус) и трехфазной обмотки.
Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами.
Начала и концы фаз выведены на клеммник, закреплённый на станине.
Основное назначение обмотки статора – создание вращающего магнитного поля
Ротор представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали (сердечник) насаженный на вал.
Роторы ТАД делятся на короткозамкнутые и фазные
Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из стержней, которые закладываются в пазы сердечника ротора.
Такая обмотка называется “беличья клетка”.
Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов
Двигатель с короткозамкнутым ротором имеет очень серьёзный недостаток – ограниченный пусковой момент.
Для устройств с тяжелыми условиями пуск (подъемный кран) используют ТАД с фазным ротором
На сердечнике фазного ротора укладывают трехфазную обмотку выполненную аналогично обмотке статора.
Ее концы подключают к контактным кольцам, по которым скользят щетки, подключенные к источнику питания.
Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию, чем двигатели с короткозамкнутым ротором, однако обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами
Принцип действия ТАД
Работу ТАД наглядно показывает опыт Араго:
Если подковообразный магнит вращать с постоянной скоростью вблизи металлического диска, свободно расположенного на оси, то диск начнет вращаться вслед за магнитом с некоторой скоростью, меньшей скорости вращения магнита
Принцип действия ТАД основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле
Демонстрация работы простейшего электродвигателя из батарейки, магнита и медной проволоки.
Д/З - Ответы на вопросы:
1. Принцип действия электродвигателей.
2. Какую роль играют электродвигатели в жизни человека?
Подготовить доклад (по возможности)
на тему: «Электрические двигатели в быту и в профессии».