Жарознижуючі засоби для дітей призначаються педіатром. Але бувають ситуації невідкладної допомоги за лихоманки, коли дитині потрібно дати ліки негайно. Тоді батьки беруть на себе відповідальність і застосовують жарознижувальні препарати. Що можна давати дітям грудного віку? Чим можна збити температуру у старших дітей? Які ліки найбезпечніші?
Щоб користуватися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com
Підписи до слайдів:
На рисунках визначте напрямок сили Ампера, напрямки струму у провіднику, напрямки ліній магнітного поля, полюси магніту. N S F = 0 Згадаймо.
Лабораторна робота №11 Вивчення електричного двигуна постійного струму (на моделі). Мета роботи: познайомитись на моделі електродвигуна постійного струму з його пристроєм та роботою. Прилади та матеріали: модель електродвигуна, лабораторне джерело живлення, ключ, з'єднувальні дроти.
Правила техніки безпеки. На столі повинно бути ніяких сторонніх предметів. Увага! Електричний струм! Ізоляція провідників має бути не порушена. Не вмикайте ланцюг без дозволу вчителя. Не торкайтеся руками до деталей електродвигуна, що обертаються. Довге волосся необхідно прибрати так, щоб воно не потрапило в обертові частини двигуна. Після виконання роботи робоче місце упорядкувати, ланцюг розімкнути і розібрати.
Порядок виконання. 1. Розгляньте модель електродвигуна. Вкажіть малюнку 1 основні його частини. 1 2 3 Рис.1 4 5 1 - ______________________________ 2 - ______________________________ 3 - ______________________________ 4 - ______________________________ 5 - ______________________________
2.Зберіть електричний ланцюг, що складається з джерела струму, моделі електродвигуна, ключа, з'єднавши все послідовно. Накресліть схему ланцюга.
3. Приведіть двигун у обертання. Якщо двигун не працює, знайдіть причини та усуньте їх. 4. Змініть напрямок струму. Спостерігайте за обертанням рухомої частини електродвигуна. 5. Зробіть висновок.
Література: 1 . фізика. 8 кл.: навч. для загальноосвіт. установ/А.В.Перышкін.-4-е вид., Допраць.-М.:Дрофа, 2008. 2 . фізика. 8 кл.: навч. Для загальноосвіт. установ/ Н.С.Пуришева, Н.Е.Важеевская.-2-е вид., стереотип.-М.:Дрофа, 2008 . 3 . Лабораторні роботи та контрольні завдання з фізики: Зошит для учнів 8-го класу.-Саратов: Ліцей, 2009. 4. Зошит для лабораторних робіт. Сарахман І.Д. МОУ ЗОШ №8 м.Моздока РСО-Аланія. 5. Лабораторні роботи в школі та вдома: механіка/В.Ф.Шилов.-М.: Просвітництво, 2007. 6. Збірник завдань з фізики. 7-9 класи: посібник для учнів загальноосвіт. установ/В.І.Лукашик, Є.В. Іванова.-24-е вид.-М.: Просвітництво, 2010.
Попередній перегляд:
Лабораторна робота №11
(На моделі)
Мета роботи
Прилади та матеріали
Хід роботи.
Лабораторна робота №11
Вивчення електричного двигуна постійного струму
(На моделі)
Мета роботи : познайомитись на моделі електродвигуна постійного струму з його пристроєм та роботою.
Прилади та матеріалиКабіна: модель електродвигуна, лабораторне джерело живлення, ключ, з'єднувальні дроти.
Правила техніки безпеки.
На столі повинно бути ніяких сторонніх предметів. Увага! Електричний струм! Ізоляція провідників має бути не порушена. Не вмикайте ланцюг без дозволу вчителя. Не торкайтеся руками до деталей електродвигуна, що обертаються.
Тренувальні завдання та питання
1.На якому фізичному явищі ґрунтується дія електричного двигуна?
2.Які переваги електричних двигунів у порівнянні з тепловими?
3. Де використовується електричний двигун постійного струму?
Хід роботи.
1. Розгляньте модель електродвигуна. Вкажіть малюнку 1 основні його частини.
2.Зберіть електричний ланцюг, що складається з джерела струму, моделі електродвигуна, ключа, з'єднавши все послідовно. Накресліть схему ланцюга.
Рис.1
Зробіть висновок.
3. Приведіть двигун у обертання. Якщо двигун не працює, знайдіть причини та усуньте їх.
4. Змініть напрямок струму. Спостерігайте за обертанням рухомої частини електродвигуна.
Рис.1
Електродвигун – це електротехнічний пристрій для перетворення електричної енергії на механічну. Сьогодні повсюдно застосовуються електромотори у промисловості для приводу різних верстатів та механізмів. У домашньому господарстві вони встановлені в пральній машині, холодильнику, соковижималці, кухонному комбайні, вентиляторах, електробритвах тощо. Електродвигуни надають руху, підключені до неї пристрої та механізми.
У цій статті Я розповім про найпоширеніші види та принципи роботи електричних двигунів змінного струму, що широко використовуються в гаражі, домашньому господарстві або майстерні.
Як працює електродвигун
Двигун працює на основі ефекту, виявленого Майклом Фарадеєм ще 1821 року. Він зробив відкриття, що з взаємодії електричного струму у провіднику і магніту може виникнути безперервне обертання.
Якщо в однорідному магнітному полірозташувати у вертикальному положенні рамку і пропустити по ній струм, тоді навколо провідника виникне електромагнітне поле, яке взаємодіятиме з полюсами магнітів. Від одного рамка відштовхуватиметься, а до іншого притягуватиметься.
В результаті рамка повернеться у горизонтальне положення, в якому буде нульовим вплив магнітного поля на провідник. Для того щоб обертання продовжилося необхідно додати ще одну рамку під кутом або змінити напрям струму в рамці в потрібний момент.
На малюнку це робиться за допомогою двох напівкілець, до яких примикають контактні пластини від батарейки. Через війну після скоєння напівобороту змінюється полярність і обертання продовжується.
У сучасних електродвигунахзамість постійних магнітів до створення магнітного поля використовуються котушки індуктивності чи електромагніти. Якщо розібрати будь-який мотор, Ви побачите намотані витки дроту, покритого ізоляційним лаком. Ці витки є електромагніт або як їх ще називають обмотка збудження.
В побутіА постійні магніти використовуються в дитячих іграшках на батарейках.
В інших же потужнішихДвигуни використовуються тільки електромагніти або обмотки. Частина, що обертається, з ними називається ротор, а нерухома - статор.
Види електродвигунів
Сьогодні існує досить багато електродвигунів різних конструкцій і типів. Їх можна поділити за типом електроживлення:
- Змінного струму, що працюють безпосередньо від електромережі.
- Постійного струму, які працюють від батарей, АКБ, блоків живлення або інших джерел постійного струму.
За принципом роботи:
- Синхронні, у яких є обмотки на роторі та щітковий механізм для подачі на них електричного струму.
- Асинхронні, Найпростіший і найпоширеніший вид мотора. Вони немає щіток і обмоток на роторі.
Синхронний мотор обертається синхронно з магнітним полем, яке його обертає, а у асинхронного ротор обертається повільніше обертового магнітного поля в статорі.
Принцип роботи та влаштування асинхронного електродвигуна
У корпусі асинхронногодвигуна укладаються обмотки статора (для 380 Вольт їх буде 3), які створюють магнітне поле, що обертається. Кінці їх підключення виводяться на спеціальну клемну колодку. Охолоджуються обмотки завдяки вентилятору, встановленому на валі в торці електродвигуна.
Ротор, що є одним цілим з валом, виготовляється з металевих стрижнів, які замикаються між собою з обох боків, тому він і називається короткозамкнутим.
Завдяки такій конструкції відпадає необхідність у частому періодичному обслуговуванні та заміні токоподавальних щіток, багаторазово збільшується надійність, довговічність та безвідмовність.
Як правило, основною причиною поломкиасинхронного двигуна є знос підшипників, в яких обертається вал.
Принцип роботи.Для того щоб працював асинхронний двигун необхідно, щоб ротор обертався повільніше електромагнітного поля статора, в результаті чого наводиться ЕРС (виникає електрострум) в роторі. Тут важлива умова, якби ротор обертався з такою самою швидкістю як і магнітне поле, то в ньому за законом електромагнітної індукції не наводилося б ЕРС і, отже, не було б обертання. Але насправді, через тертя підшипників або навантаження на вал, ротор завжди буде обертатися повільніше.
Магнітні полюси постійно обертаютьсяв обмотках двигуна, і постійно змінюється напрям струму в роторі. В один момент часу, наприклад, напрям струмів в обмотках статора і ротора зображено схематично у вигляді хрестиків (струм тече від нас) і точок (струм на нас). Магнітне поле, що обертається, зображено пунктиром.
Наприклад, як працює циркулярна пилка. Найбільші обороти у неї без навантаження. Але як тільки ми починаємо різати дошку, швидкість обертання зменшується і водночас ротор починає повільніше обертатися щодо електромагнітного поля і в ньому за законами електротехніки починає наводиться ще більша величина ЕРС. Виростає споживаний струм двигуном і він починає працювати на повній потужності. Якщо навантаження на вал буде настільки велике, що його застопорить, то може виникнути пошкодження короткозамкнутого ротора через максимальну величину ЕРС, що наводиться в ньому. Ось чому важливо підбирати двигун, що підходить потужності. Якщо ж взяти більшу, то невиправданими будуть енерговитрати.
Швидкість обертання роторазалежить від кількості полюсів. При 2 полюсах швидкість обертання дорівнюватиме швидкості обертання магнітного поля, що дорівнює максимум 3000 оборотів в секунду при частоті мережі 50 Гц. Щоб знизити швидкість вдвічі, необхідно збільшити кількість полюсів у статорі до чотирьох.
Вагомим недоліком асинхроннихдвигунів є те, що вони подаються регулюванню швидкості обертання валу лише за допомогою зміни частоти електричного струму. А так неможливо досягти постійної частоти обертання валу.
Принцип роботи та влаштування синхронного електродвигуна змінного струму
Даний вид електродвигуна використовується в побуті там, де необхідна постійна швидкість обертання, можливість її регулювання, а також якщо необхідна швидкість обертання більше 3000 оборотів на хвилину (це максимум для асинхронних).
Синхронні мотори встановлюються в електроінструменті, пилососі, пральній машині і т.д.
У корпусі синхронногодвигуна змінного струму розташовані обмотки (3 на малюнку), які також намотані на ротор або якір (1). Їхні висновки припаяні до секторів струмознімального кільця або колектора (5), на які за допомогою графітових щіток (4) подається напруга. При чому висновки розташовані так, що щітки завжди подають напругу лише на одну пару.
Найчастішими поломкамиколекторних двигунів є:
- Знос щітокабо їх поганий контакт через ослаблення притискної пружини.
- Забруднення колектора.Чистіть або спиртом або нульовим наждачним папером.
- Зношування підшипників.
Принцип роботи.Обертовий момент в електромоторі створюється в результаті взаємодії між струмом якоря та магнітним потоком в обмотці збудження. Зі зміною напрямку змінного струму буде змінюватися і напрямок магнітного потоку одночасно в корпусі та якорі, завдяки чому обертання завжди буде в один бік.
струму»Місце уроку у робочій програмі: 55 урок, один із уроків теми «Електромагнітні явища».
Мета уроку:Пояснити пристрій та принцип дії електричного двигуна.
Завдання:
вивчити електричний двигун з використанням практичного методу – виконання лабораторної роботи.
навчитися застосовувати отримані знання у нестандартних ситуаціях на вирішення завдань;
у розвиток мислення учнів продовжити відпрацювання розумових операцій аналізу, порівняння та синтезу.
продовжити формування пізнавального інтересу учнів.
Методична мета:застосування здоров'язберігаючих технологій на уроках фізики.
Форми роботи та види діяльності на уроці: перевірка знань з урахуванням індивідуальних особливостей учнів; лабораторна робота проводиться в мікрогрупах (парами), актуалізація знань учнів в ігровій формі; пояснення нового матеріалу у формі бесіди з демонстраційним експериментом, цілепокладання та рефлексія.
Хід уроку
1) Перевірка домашнього завдання.
Самостійна робота (різнорівнева) проводиться протягом перших 7 хвилин уроку.
1 рівень.
2 рівень.
3 рівень.
2). Вивчення нового матеріалу. (15 хвилин).
Вчитель повідомляє тему уроку, учні формують мету.
Актуалізація знань. Гра «так» та «ні»
Вчитель читає фразу, якщо учні згодні із твердженням, вони встають, якщо ні – сидять.
Магнітне поле утворюється постійними магнітами чи електричним струмом.
Магнітних зарядів у природі немає.
Південний полюс магнітної стрілки вказує на південний географічний полюс Землі.
Електромагнітом називається котушка із залізним сердечником усередині.
Силові лінії магнітного поля спрямовані зліва направо.
Лінії, вздовж яких у магнітному полі встановлюються магнітні стрілки, називаються магнітними лініями.
План викладу.
Дія магнітного поля на провідник зі струмом.
Залежність напрямку руху провідника від напрямку струму в ньому та від розташування полюсів магніту.
Влаштування та дія найпростішого колекторного електродвигуна.
Рух провідника та рамки зі струмом у магнітному полі.
Пристрій та принцип дії електродвигуна постійного струму.
Інструктаж з техніки безпеки.
Робота виконується за описом у підручнику стр.176.
4.Прикінцевий етап уроку.
Завдання.Два електронних пучка відштовхуються, а два паралельні дроти, якими тече струм в одному напрямку притягуються. Чому? Чи можна створити умови, за яких ці провідники теж відштовхуватимуться?
Рефлексія.
Що нового дізналися? Чи потрібні ці знання у повсякденному житті?
Запитання:
Від чого залежить швидкість обертання ротора в електродвигуні?
Що називається електричним двигуном?
П . 61, скласти кросворд на тему «електромагнітні явища.
Додаток.
1 рівень.
1. Як взаємодіють різноіменні та однойменні полюси магнітів?
2. Чи можна розрізати магніт так, щоб один із отриманих магнітів мав лише північний полюс, а інший – лише південний?
2 рівень.
Чому корпус компаса роблять із міді, алюмінію, пластмаси та інших матеріалів, але не із заліза?
Чому сталеві рейки та смуги, що лежать на складі, через деякий час виявляються намагніченими?
3 рівень.
1. Намалюйте магнітне поле підковоподібного магніту та вкажіть напрямок силових ліній.
2. До південного полюса магніту притяглися дві шпильки. Чому їх вільні кінці відштовхуються?
1 рівень.
1. Як взаємодіють різноіменні та однойменні полюси магнітів?
2. Чи можна розрізати магніт так, щоб один із отриманих магнітів мав лише північний полюс, а інший – лише південний?
2 рівень.
Чому корпус компаса роблять із міді, алюмінію, пластмаси та інших матеріалів, але не із заліза?
Чому сталеві рейки та смуги, що лежать на складі, через деякий час виявляються намагніченими?
3 рівень.
1. Намалюйте магнітне поле підковоподібного магніту та вкажіть напрямок силових ліній.
2. До південного полюса магніту притяглися дві шпильки. Чому їх вільні кінці відштовхуються?
МКОУ «Алакська ЗОШ»
Відкритий урок фізики у 8 класі на тему «Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Електричний двигун. Лабораторна робота № 9 «Вивчення електричного двигуна постійного струму».
Підготувала та провела: вчитель першої категорії Таранушенко Єлизавета Олександрівна.
Лабораторні роботи→ номер 10
Вивчення електричного двигуна постійного струму (на моделі).
Мета роботи:Ознайомитись з основними деталями електричного двигуна постійного струму на моделі цього двигуна.
Це, мабуть, найпростіша робота за курс 8 класу. Потрібно лише підключити модель двигуна до джерела струму, подивитися, як вона працює, та запам'ятати назви основних частин електродвигуна (якір, індуктор, щітки, півкільця, обмотка, вал).
Запропонований вам вчителем електродвигун може бути схожим на зображений на малюнку, а може мати інший вигляд, оскільки варіантів шкільних електричних двигунів є багато. Принципового значення це не має, тому що вчитель, напевно, докладно розповість і покаже, як поводитися з моделлю.
Перерахуємо основні причини, що правильно підключений електродвигун не працює. Обрив ланцюга, відсутність контакту щіток із півкільцями, пошкодження обмотки якоря. Якщо у перших двох випадках ви цілком здатні впоратись самостійно, у разі обриву обмотки потрібно звернутися до викладача. Перед включенням двигуна слід переконатися, що його якір може вільно обертатися і нічого не заважає, інакше при включенні електродвигун видаватиме характерне гудіння, але обертатися не буде.
вивчити пристрій, принцип дії, характеристики електродвигуна постійного струму;
придбати практичні навички пуску, експлуатації та зупинки електродвигуна постійного струму;
експериментально досліджувати теоретичні відомості про характеристики електродвигуна постійного струму
Основні теоретичні положення
Електродвигун постійного струму - електрична машина, призначена для перетворення електричної енергії на механічну.
Пристрій електродвигуна постійного струму немає відмінностей від генератора постійного струму. Ця обставина робить електричні машини постійного струму оборотними, тобто дозволяє їх використовувати як у генераторному, так і руховому режимах. Конструктивно електродвигун постійного струму має нерухомі та рухливі елементи, які показані на рис. 1.
Нерухлива частина - статор 1 (станина) виготовлений із сталевого лиття, складається з головних 2 і додаткових 3 полюсів з обмотками збудження 4 та 5 та щітковою траверсою зі щітками. Статор виконує функцію магнітопроводу. За допомогою головних полюсів створюється постійне у часі та нерухоме у просторі магнітне поле. Додаткові полюси розміщуються між головними полюсами та покращують умови комутації.
Рухливою частиною електродвигуна постійного струму є ротор 6 (якір), який розміщується на валі, що обертається. Якір також грає роль магнітопроводу. Він набраний з тонких, електрично ізольованих один від одного тонких листів електротехнічної сталі з підвищеним вмістом кремнію, що дозволяє зменшити втрати потужності. У пазах якоря запресовані обмотки 7, висновки яких з'єднуються з пластинами колектора 8, розміщеними на цьому валі електродвигуна (див. рис. 1).
Розглянемо принцип роботи електродвигуна постійного струму. Підключення постійної напруги до затискачів електричної машини викликає одночасне виникнення в обмотках збудження (статора) та в обмотках якоря струму (рис. 2). Внаслідок взаємодії струму якоря з магнітним потоком, створюваним обмоткою збудження у статорі виникає сила f, що визначається за законом Ампера . Напрямок цієї сили визначається правилом лівої руки (рис. 2), згідно з яким вона орієнтується перпендикулярно як до струму i(в обмотці якоря), так і до вектора магнітної індукції В(Створюваної обмоткою збудження). В результаті на ротор діє пара сил (рис. 2). На верхню частину ротора сила діє праворуч, нижню – вліво. Ця пара сил створює крутний момент, під дією якого якір приводиться у обертання. Величина електромагнітного моменту, що виникає, виявляється рівною
M = cм Iя Ф,
де зм - коефіцієнт, що залежить від конструкції обмотки якоря та числа полюсів електродвигуна; Ф- магнітний потік однієї пари основних полюсів електродвигуна; Iя - струм якоря двигуна. Як випливає з рис. 2, поворот обмоток якоря супроводжується одночасним зміною полярності на колекторних пластинах. Напрямок струму в витках обмотки якоря змінюється на протилежне, але магнітний потік обмоток збудження зберігає колишній напрямок, що й обумовлює незмінність спрямування сил f, отже, і обертального моменту.
Обертання якоря в магнітному полі призводить до появи в його обмотці ЕРС, напрямок якої визначається вже за правилом правої руки. В результаті для представленої на рис. 2 зміни полів і зусиль в обмотці якоря з'явиться індукційний струм, спрямований протилежно основному струму. Тому виникає ЕРС називається протиЕРС. Величина її дорівнює
E = з e nФ,
де n- частота обертання якоря електродвигуна; з e – коефіцієнт, що залежить від конструктивних елементів машини. Ця ЕРС погіршує робочі характеристики електродвигуна.
Струм у якорі створює магнітне поле, яке впливає на магнітне поле головних полюсів (статора), що називається реакцією якоря. У режимі холостого ходу машини магнітне поле створюється лише головними полюсами. Це поле симетричне щодо осей цих полюсів та співвісно з ними. При підключенні до двигуна навантаження рахунок струму в обмотці якоря створюється магнітне полі – поле якоря. Вісь цього поля буде перпендикулярна осі головних полюсів. Оскільки при обертанні якоря розподіл струму в провідниках якоря залишається незмінним, поле якоря залишається нерухомим у просторі. Додавання цього поля з полем головних полюсів дає результуюче поле, яке розгортається на кут проти напряму обертання якоря. Через війну зменшується крутний момент, оскільки частина провідників потрапляє у зону полюса протилежної полярності і створює гальмівний момент. При цьому відбувається іскріння щіток і обгорання колектора, виникає поздовжнє поле, що розмагнічує.
З метою зменшення впливу реакції якоря на роботу машини в нього вбудовують додаткові полюси. Обмотки таких полюсів включаються послідовно з основною обмоткою якоря, але зміна напряму намотування в них викликає появу магнітного поля, спрямованого проти магнітного поля якоря.
Для зміни напрямку обертання електродвигуна постійного струму необхідно змінити полярність напруги, що підводиться до якоря або обмотування збудження.
Залежно від способу включення обмотки порушення розрізняють електродвигуни постійного струму з паралельним, послідовним і змішаним збудженням.
У двигунів з паралельним збудженням обмотка розрахована на повну напругу мережі живлення і включається паралельно ланцюгу якоря (рис. 3).
Двигун із послідовним збудженням має обмотку збудження, яка включається послідовно з якорем, тому ця обмотка розрахована на повний струм якоря (рис. 4).
Двигуни зі змішаним збудженням мають дві обмотки, одна включається паралельно, інша – послідовно з якорем (рис. 5).
Мал. 3 Мал. 4
При пуску електродвигунів постійного струму (незалежно від способу збудження) шляхом прямого включення в мережу живлення виникають значні пускові струми, які можуть призвести до виходу їх з ладу. Це відбувається внаслідок виділення значної кількості теплоти в обмотці якоря та подальшого порушення її ізоляції. Тому пуск двигунів постійного струму провадиться спеціальними пусковими пристроями. Найчастіше цих цілей застосовується найпростіше пускове пристосування - пусковий реостат. Процес пуску електродвигуна постійного струму з пусковим реостатом показаний на прикладі двигуна постійного струму з паралельним збудженням.
Виходячи з рівняння, складеного відповідно до другого закону Кірхгофа для лівої частини електричного ланцюга (див. рис. 3), пусковий реостат повністю виведено ( Rпуск = 0), струм якоря
,
де U- напруга, що підводиться до електродвигуна; Rя - опір обмотки якоря.
У початковий момент пуску електродвигуна частота обертання якоря n= 0, тому протиелектрорушійна сила, що наводиться в обмотці якоря, відповідно до отриманого раніше виразу також дорівнюватиме нулю ( Е= 0).
Опір обмотки якоря Rя – величина досить мала. Для того щоб обмежити можливий при цьому неприпустимо великий струм в ланцюзі якоря при пуску, послідовно з якорем незалежно від способу збудження двигуна включається пусковий реостат (пусковий опір Rпуск). У цьому випадку пусковий струм якоря
.
Опір пускового реостату Rпуск розраховують для роботи тільки на час пуску і підбирають таким чином, щоб пусковий струм якоря електродвигуна не перевищував допустимого значення ( Iя, пуск 2 Iя,ном). У міру розгону електродвигуна ЕРС, що наводиться в обмотці якоря, внаслідок зростання частоти його обертання n зростає ( Е=з e nФ). Внаслідок цього струм якоря за інших рівних умов зменшується. При цьому опір пускового реостату R пуску міру розгону якоря електродвигуна необхідно поступово зменшувати. Після закінчення розгону двигуна до номінального значення частоти обертання якоря ЕРС зростає настільки, що пусковий опір може бути зведений до нуля, без небезпеки значного зростання струму якоря.
Таким чином, пусковий опір Rпуск у ланцюзі якоря необхідно лише за пуску. У процесі нормальної роботи електродвигуна воно має бути відключено, по-перше, тому, що розраховане на короткочасну роботу під час пуску, по-друге, за наявності пускового опору в ньому виникатимуть теплові втрати потужності, рівні Rпуск I 2 я, що істотно знижують ККД електродвигуна.
.
З урахуванням виразу для ЕРС ( Е=з e nФ), записавши отриману формулу щодо частоти обертання, отримуємо рівняння частотної (швидкісної) характеристики електродвигуна n(Iя):
.
З нього випливає, що за відсутності навантаження на валу та струмі якоря Iя = 0 частота обертання електродвигуна при даному значенні напруги живлення
.
Частота обертання електродвигуна n 0 є частотою обертання ідеального холостого ходу. Крім параметрів електродвигуна вона залежить також від значення напруги, що підводиться, і магнітного потоку. Зі зменшенням магнітного потоку за інших рівних умов частота обертання ідеального холостого ходу зростає. Тому у разі обриву ланцюга обмотки збудження, коли струм збудження стає рівним нулю ( Iв = 0), магнітний потік двигуна знижується до значення, що дорівнює значенню залишкового магнітного потоку Фзуп. При цьому двигун "іде в рознесення", розвиваючи частоту обертання, на багато більшу за номінальну, що становить певну небезпеку як для двигуна, так і для обслуговуючого персоналу.
Частотна (швидкісна) характеристика електродвигуна постійного струму з паралельним збудженням n(Iя) при постійному значенні магнітного потоку Ф=constі постійному значенні напруги, що підводиться U = constмає вигляд прямий (Рис. 6).
Виражаючи в рівняннях частотних характеристик струм якоря через електромагнітний момент двигуна М =зм Iя Ф, Отримаємо рівняння механічної характеристики, тобто залежності n(М) при U = constдля двигунів з паралельним збудженням:
.
Нехтуючи впливом реакції якоря у процесі зміни навантаження, можна прийняти електромагнітний момент двигуна пропорційним струму якоря. Тому механічні характеристики двигунів постійного струму мають такий самий вигляд, як і відповідні частотні характеристики. Електродвигун із паралельним збудженням має жорстку механічну характеристику (рис. 7). З цієї характеристики видно, що його частота обертання зі зростанням моменту навантаження знижується незначно, так як струм збудження при паралельному включенні обмотки збудження і магнітний потік двигуна залишаються практично незмінними, а опір ланцюга якоря відносно мало.
p align="justify"> Робочі характеристики електродвигуна постійного струму з паралельним збудженням представлені на рис. 8. З цих характеристик видно, що частота обертання nелектродвигунів із паралельним збудженням зі збільшенням навантаження дещо зменшується. Залежність корисного моменту на валу двигуна від потужності Р 2 є майже прямою лінією, так як момент цього двигуна пропорційний навантаженню на валу: М=kР 2 / n. Викривлення зазначеної залежності пояснюється деяким зниженням частоти обертання із збільшенням навантаження.
При Р 2 = 0 струм, споживаний електродвигуном, дорівнює струму холостого ходу. При збільшенні потужності струм якоря збільшується приблизно за тією самою залежністю, як і момент навантаження на валу, оскільки за умови Ф=constСтрум якоря пропорційний моменту навантаження. ККД електродвигуна визначають як відношення корисної потужності на валу до потужності, що споживається з мережі:
,
де Р 2 - корисна потужність на валу; Р 1 =UI- потужність, що споживається електродвигуном з мережі живлення; Рея = I 2 я Rя - електричні втрати потужності в ланцюзі якоря, Рев = UIв = I 2 в Rв - електричні втрати потужності в ланцюзі збудження; Рхутро - механічні втрати потужності; Рм - втрати потужності на гістерезис та вихрові струми.
При незмінному напрузі мережі і незмінному магнітному потоці в процесі зміни значення опору якірного ланцюга можна отримати сімейство механічних характеристик, наприклад, для електродвигуна з паралельним збудженням (рис. 9).
Перевага розглянутого способу регулювання полягає в його відносній простоті та можливості отримати плавну зміну частоти обертання в широких межах (від нуля до номінального значення частоти nном). До недоліків цього способу слід віднести те, що мають місце значні втрати потужності в додатковому опорі, що збільшуються із зменшенням частоти обертання, а також необхідність використання додаткової апаратури, що регулює. Крім того, цей спосіб не дозволяє регулювати частоту обертання електродвигуна нагору від її номінального значення.
Зміни частоти обертання електродвигуна постійного струму можна досягти в результаті зміни значення магнітного потоку збудження. При зміні магнітного потоку відповідно до рівняння частотної характеристики для двигунів постійного струму з паралельним збудженням при постійному значенні напруги мережі живлення і незмінному значенні опору якорного ланцюга можна отримати сімейство механічних характеристик, представлених на рис. 10.
До недоліків цього способу слід віднести також відносно невеликий діапазон регулювання внаслідок обмежень механічної міцності і комутації електродвигуна. Перевагою цього способу регулювання є його простота. Для двигунів з паралельним збудженням це досягається зміною опору регулювального реостату R рв ланцюзі збудження.
У двигунів постійного струму з послідовним збудженням зміна магнітного потоку досягається шунтуванням обмотки збудження опором, що має відповідне значення, або замиканням коротко визначеної кількості витків обмотки збудження.
Широке застосування, особливо в електроприводах, побудованих за системою генератор-двигун, отримав спосіб регулювання частоти обертання шляхом зміни напруги на затискачі якоря двигуна. При постійних магнітному потоці та опорі якорного ланцюга в результаті зміни напруги на якорі можна отримати сімейство частотних характеристик.
Зі зміною напруги, що підводиться частота обертання ідеального холостого ходу n 0 відповідно до наведеного раніше виразом змінюється пропорційно до напруги. Так як опір ланцюга якоря залишається незмінним, то жорсткість сімейства механічних характеристик не відрізняється від жорсткості природної механічної характеристики. U=Uном.
Перевагою розглянутого способу регулювання є широкий діапазон зміни частоти обертання, без збільшення втрат потужності. До недоліків даного способу слід віднести те, що при цьому необхідний джерело регульованої напруги, а це призводить до збільшення маси, габаритів та вартості установки.
