DC motor teori

Prinsip Kerja Motor DC (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

DC motor teori

DC elektriske kredsløb


Spørgsmål 1

Hvis enden af ​​en trådsløjfe er fastgjort til to halvcirkelformede metalstrimler, der er indrettet således, at de to strimler næsten danner en komplet cirkel, og disse strimler kontaktes af to "børster", som forbinder mod modsatte poler af et batteri, hvilken vej vil trådsløjfen rotere "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00384x01.png">

Reveal svar Skjul svar

Med uret, kontinuerligt.

Bemærkninger:

Udfordre dine elever med dette spørgsmål: Er der nogen måde, hvorpå vi kan få ledningen til kontinuerligt at rotere uden at bruge de halvrunde metalstrimler for at gøre og bryde kontakten med batteriet? Spørg dine elever, hvad de to halvcirkelmetalstrimler kaldes i elmotor / generator terminologi.

Spørgsmål 2

Når omskifteren lukker, registrerer ammeteret i første omgang en stor mængde strøm, så strømmen vil falde til en meget mindre værdi over tid, da motoren går hurtigt op:

I lyset af Ohms lov, hvor det nuværende skal antages at være en direkte funktion af spænding og modstand (I = E / R ), forklar hvorfor dette sker. Tross alt ændres motorens snoede modstand ikke, da den spinder, og batterispændingen er forholdsvis konstant. Hvorfor varierer strømmen så meget mellem indledende opstart og fuld driftshastighed "# 2"> Reveal svar Skjul svar

Motorstrømmen er omvendt proportional med hastigheden på grund af den mod-EMF, der frembringes af ankeret, når det roterer.

Opfølgningsspørgsmål: Tegn et skematisk diagram, der viser det tilsvarende kredsløb for batteri, omskifter, ammeter og motor, med mod-EMF på motoren repræsenteret som et andet batterisymbol. Hvilken vej skal mod-EMF spændingsfladen modsat batterispændingen eller hjælpe batterispændingen?

Bemærkninger:

Den såkaldte "inrush" -strøm af en elektrisk motor under opstart kan være ret betydelig, op over ti gange den normale fuldstrømstrøm!

Spørgsmål 3

En DC-elmotor, der spinder ved 4500 omdrejninger, trækker 3 ampere af strøm med 110 volt målt på sine terminaler. Modstanden af ​​armaturvindingerne målt med et ohmmeter, når motoren er i ro, ustyret, er 2, 45 ohm. Hvor meget mod-EMF er motoren der genererer ved 4500 omdr./min.

Hvor meget "inrush" nuværende vil der være, når motoren først er tændt (armature speed = 0 RPM), igen antager 110 volt på terminalerne?

Reveal svar Skjul svar

E- tæller = 102, 65 V @ 4500 omdr./min

Jeg er i gang = 44, 9 A

Bemærkninger:

Denne beregning hjælper eleverne med at indse, hvor vigtig den "inrush" strøm af en elektrisk motor er.

Spørgsmål 4

Hvis en elektrisk strøm passerer gennem denne ledning, hvilken retning vil ledningen blive skubbet (ved interaktion mellem de magnetiske felter)?

Er dette et eksempel på en elektrisk motor eller en elektrisk generator "# 4"> Reveal svar Skjul svar

Ledningen vil blive skubbet op i dette motoreksempel .

Bemærkninger:

Et visuelt hjælpemiddel til at forstå samspillet mellem de to magnetfelter er et diagram, der viser fluxlinierne fra de permanente magneter mod de cirkulære linjer af flux omkring ledningen. Bed de studerende, der stødte på lignende illustrationer i deres forskning for at tegne et billede af dette på tavlen foran klassen for dem, der ikke har set det.

Spørgsmål 5

Hvis vi skulle analysere magnetstrømningslinjerne i en strømbærende leder, orienteret vinkelret på et magnetfelt mellem to stangmagneter, ville interaktionen se sådan ud:

Denne interaktion mellem magnetiske flux-linjer (barmagneternes retlinier i forhold til trådens cirkler) vil frembringe en mekanisk kraft på ledningen (kaldet Lorentz- kraften). Hvilken retning vil denne kraft handle "# 5"> Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Dette spørgsmål tjener som en god anvendelse af højre reglen (eller venstre hånd, hvis du følger elektronstrøm notation).

Spørgsmål 6

Hvis strømmen passerer gennem en loop af tråd, som vist, hvilken retning vil sløjfen rotere "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00383x01.png">

Reveal svar Skjul svar

Med uret, en fjerdedel drejning (90 grader).

Bemærkninger:

Bed dine elever om at identificere polerne i det elektromagnetiske felt, der produceres af denne strømbærende trådsløjfe, og så kan dens drejningsmoment blive lettere at forstå.

Spørgsmål 7

En DC-motor kan betragtes som en serie af elektromagneter, der er radialt fordelt omkring en fælles aksel:

Denne særlige motor er af typen "permanent magnet", med ledninger kun på ankeret.

Skriv de nødvendige magnetiske polariteter ("N" for nord og "S" til syd) på armaturens elektromagnetpoletips for at opretholde en omdrejning i uret .

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: Antag, at denne motor ikke roterede som den skulle have, når den blev tændt. Identificer nogle mulige (specifikke) fejl, der kan resultere i, at motoren ikke bevæger sig efter aktivering.

Bemærkninger:

Illustrationen i både spørgsmålet og svaret giver et godt medium til at diskutere kommutation. Diskuter med dine elever, hvordan elektromagneterne, der er radialt anbragt rundt om akslen, skal aktiveres og deaktivere på de rigtige tidspunkter for altid at "trække" og "skubbe" i den rigtige retning for at motorens rotation skal være kontinuerlig.

Sørg for at bruge tid på opfølgningsspørgsmål med dine elever i betragtning af ikke-elektriske såvel som elektriske fejlmuligheder.

Spørgsmål 8

Definer følgende DC motor vilkår:

• Mark
• Armatur
• Commutator
• Pensel
Reveal svar Skjul svar

• Felt: den del af motoren der skaber det stationære magnetfelt
• Armatur: Motorens roterende del
• Commutator: kobberstrimler, hvor armaturspolen fører afbrudt, normalt placeret i den ene ende af skaftet
• Børste: En stationær carbonblok designet til elektrisk kontakt med de bevægelige kommutatorstænger

Bemærkninger:

Studerende kan finde billeder af DC-elmotorer i deres søgning efter disse definitioners definitioner. Lad dem vise disse billeder til klassen hvis det er muligt. Desuden er en adskilt elmotor en stor "prop" til diskussion om elmotor nomenklatur.

Spørgsmål 9

Når en DC-motor kører, kan gnister generelt ses, hvor kulbørsterne kontakter "kommutator" -segmenterne. Forklar hvorfor denne gnistning opstår, og definerer også ordet "commutation" i sin elektriske brug.

Hvad angiver dette fænomen om DC motors motors levetid, og deres egnethed i visse miljøer "# 9"> Reveal svar Skjul svar

At "kommutere" betyder "at vende retning" i ordets elektriske betydning. Resultatet af kommutatorstænger og børster, der skiftevis skaber og bryder det elektriske kredsløb med armaturviklingen, forårsager altid en vis grad af gnistning.

Opfølgningsspørgsmål: Identificer et miljø, hvor en gnistmotor ville være usikker.

Bemærkninger:

Hvis dine elever arbejder i en slags elektriske vedligeholdelsesarbejder, hvilke typer rutinemæssig vedligeholdelse mener de, at de måske skal gøre på DC-elmotorer, da der forekommer gnistning på kommutatoren? Spørg dem, hvilke sikkerhedsproblemer denne gnistning kunne give i visse miljøer. Spørg dem, hvis de mener, at der er nogen miljøer, der ville være særligt skadelige for et motordesign som dette.

Spørgsmål 10

Da armaturspolerne i en DC-motor roterer gennem de magnetiske fluxlinjer produceret af de stationære feltpoler, vil spændingen blive induceret i disse spoler. Beskriv hvordan dette fænomen vedrører Faradays lov om elektromagnetisk induktion, specifikt hvad angår hvilke variabler der påvirker størrelsen af ​​den inducerede spænding:

e = N


dt

Den selvinducerede spænding, der frembringes af en roterende anker, kaldes ofte mod-spænding eller mod-EMF . Hvorfor hedder det "tæller"? Hvad er underforstået af denne terminologi, og hvilket elektromagnetiske princip er illustreret af denne "inducerede spænding"

Reveal svar Skjul svar

Mod-EMF varierer direkte med ankerhastighed, med antallet af drejninger i armaturvindingerne, og også med feltstyrke. Det kaldes "counter-" EMF på grund af Lenz 'lov: Den inducerede virkning modsætter sig årsagen.

Bemærkninger:

Det princip, jeg ønsker at kommunikere mest med dette problem er, at hver motor, når den fungerer, fungerer også som en generator (producerende mod-EMF). Dette koncept er afgørende for forståelsen af ​​elektrisk motoradfærd, især drejningsmoment / hastighedskurver.

Spørgsmål 11

Mængden af ​​spænding, der påføres en permanentmagnet-DC-motor, og mængden af ​​strøm, der går gennem armaturviklingerne af en permanentmagnet-DC-motor, er relateret til to mekaniske mængder: maksimal hastighed og momentudgang (vridningskraft).

Hvilken elektrisk mængde angår hvilken mekanisk mængde? Er det spænding, der vedrører hastighed og strøm til drejningsmoment, eller visum-versa? Forklar dit svar.

Reveal svar Skjul svar

Mængden af ​​spænding, der påføres en permanentmagnet-DC-motor, bestemmer dens no-load-hastighed, medens mængden af ​​strøm gennem armaturvindingerne er indikativ for momentudgangen.

Bemærkninger:

Dette spørgsmål beder elever om at relatere begreberne elektromagnetisme og elektromagnetisk induktion sammen med spænding og strøm. Mens DC-motorens permanentmagnetstil udviser næsten lineære forhold mellem disse variabler, har alle DC-elektriske motorer det samme generelle mønster: mere spænding, mere hastighed; mere aktuelt, mere drejningsmoment; alle andre variabler er ens.

Spørgsmål 12

Et problem er udviklet i dette motorkredsløb. Når kontakten er slået til, tændes motoren ikke. Det trækker imidlertid meget strøm (flere gange den normale driftsstrøm) som angivet af ammeteret:

Baseret på disse oplysninger, hvad synes du, at det kan være forkert med kredsløbet "# 12"> Reveal svar Skjul svar

En sandsynlig årsag er enten feltviklingen eller noget i armaturen (en børste måske) mislykkedes åben. Interne motoriske problemer er ikke de eneste muligheder!

Bemærkninger:

Dette spørgsmål er en øvelse i diagnostisk tænkning. Udfordre altid dine elever til at forsøge at diagnosticere problemets art med de givne oplysninger, inden der tages yderligere målinger eller observationer. Alt for ofte tager folk flere målinger end nødvendigt til fejlfinding af elektriske systemer, fordi de ikke tænker forsigtigt nok på, hvad de laver.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →