Temat: Zasada działania silnika elektrycznego prądu stałego

Temat: Zasada działania silnika elektrycznego prądu stałego
Wyjaśnienie zasady działania silnika elektrycznego zasilanego prądem stałym oraz prądnicy wytwarzającej
prąd stały, zacząć należy od przypomnienia trzeciej zasady dynamiki.
Trzecia zasada dynamiki zwana również zasadą akcji i reakcji, dotyczy wzajemnego
oddziaływania dwóch ciał. Jeżeli ciało A działa na ciało B siłą FAB, to ciało B działa na ciało A
siłą FBA równą co do wartości, lecz przeciwnie skierowaną.
FAB
= - FBA
Obie siły równoważą się wzajemnie oraz występują równocześnie, toteż nie można powiedzieć, która z nich
jest siłą akcji, a która siłą reakcji.
Elektromagnes - to zwoje przewodnika nawinięte na sztabkę żelazną. Właściwości elektromagnesu są
identyczne jak zwykłej sztabki magnesu pochodzenia mineralnego.
magnesy oddziałują głownie „końcami” – biegunami. Są dwa rodzaje biegunów: N S
Magnesy oddziałują na odległość dzięki temu, że wytwarzają pole magnetyczne.
Dwa magnesy odpychają się lub przyciągają wzajemnie w zależności od tego jakimi końcami będziemy je
do siebie zbliżać.
o Bieguny jednoimienne się odpychają
o Bieguny różnoimienne się przyciągają
W pobliżu przewodnika, przez który płynie prąd też jest pole magnetyczne.
Jeżeli prawą dłonią uchwycimy
przewodnik w taki sposób, aby kciuk
wskazywał kierunek (zwrot)płynącego
prądu, to zwinięte palce wskażą zwrot
linii pola magnetycznego
Doświadczenie
Kawałek cienkiego przewodnika przymocuj do listewki pineskami i ukształtuj w sposób przedstawiony na
rysunku. Ustaw magnes i przepuść prąd. Zaobserwuj oddziaływanie.
Przewodnik z prądem będzie
odchylał się w górę lub w dół w
zależności od podłączenia
biegunów (+) (-)
Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki oddziaływanie miedzy przewodnikiem, przez który płynie prąd, i
magnesem powinno być wzajemne.
Siłę z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem, nazywamy siłą elektrodynamiczną.
Potrafimy również określić zwrot siły
elektrodynamicznej.
Ustawiamy wyprostowaną dłoń w taki
sposób, aby linie pola magnetycznego
„wchodziły” do dłoni, a połączone
cztery palce wskazywały kierunek
(zwrot) płynącego prądu. Wówczas
odchylony kciuk wskaże zwrot siły
działającej na przewodnik z prądem
Uproszczona budowa modelu silnika elektrycznego
Podstawowymi elementami modelu silnika elektrycznego prądu stałego są:
o magnes
o umieszczona pomiędzy biegunami magnesów ramka
o komutator (służy do zmiany kierunku prądu)
o szczotki (doprowadzają prąd do komutatora)
o Prąd doprowadzany jest do ramki przez dwie ślizgające się po pierścieniu szczotki
Prawdziwe silniki prądu stałego są o wiele bardziej skomplikowane. Zwykle zamiast magnesów stałych
stosuje się elektromagnesy, dla których wartość pola elektrycznego jest o wiele większa, uzwojenie posiada
wiele zwojów, a komutator jest zdecydowanie bardziej skomplikowany. mimo to zasada działania pozostaje
taka sama.
Krzemowe szczotki ślizgając się po komutatorze umożliwiają
połączenie obracającego się uzwojenia wirnika z zasilającym je
nieruchomym źródłem prądu stałego.
Bardzo ważną częścią silnika prądu stałego, umożliwiającą mu
prawidłowe funkcjonowanie jest komutator. Komutator
wykonany jest w postaci wielu miedzianych wycinków,
wzajemnie odizolowanych. Do każdego z wycinków
przyłączony jest jeden koniec uzwojenia wirnika.
Położenie poziome ramki – w tym położeniu ramki wektory siły i ramienia są prostopadłe więc moment
obrotowy i prędkości chwilowej ramki , są największe.
W momencie gdy szczotki trafiają na przerwę w komutatorze (w położeniu pionowym ramki), prąd w ramce
przestaje płynąć. dalszy obrót prowadzi do zmiany kierunku prądu w ramce w związku z tym ramka
zachowuje stały kierunek obrotu.
Ramka w prawie pionowym położeniu, wektory siły i ramienia są prawie równoległe a więc w tym
momencie wartość momentu obrotowego jest bardzo mała. Gdy ramka osiągnie zupełnie pionowe położenie,
komutator na moment przerwie dopływ prądu.
http://silnikielektryczne.prv.pl/html/silnik_dc.html