डीसी मोटर के अध्ययन पर प्रयोगशाला कार्य। हम इलेक्ट्रिक मोटरों के संचालन के सिद्धांतों को समझते हैं: विभिन्न प्रकार के फायदे और नुकसान। संचालन सिद्धांत के अनुसार

किसी भी इलेक्ट्रिक मोटर को उस पर लागू बिजली की खपत के कारण यांत्रिक कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो एक नियम के रूप में, घूर्णी गति में परिवर्तित हो जाती है। यद्यपि प्रौद्योगिकी में ऐसे मॉडल हैं जो तुरंत कार्यशील निकाय का एक अनुवादात्मक आंदोलन बनाते हैं। इन्हें लीनियर मोटर कहा जाता है।

औद्योगिक प्रतिष्ठानों में, इलेक्ट्रिक मोटर तकनीकी उत्पादन प्रक्रिया में शामिल विभिन्न मशीनों और यांत्रिक उपकरणों को चलाती हैं।

घरेलू उपकरणों के अंदर बिजली की मोटरें काम करती हैं वाशिंग मशीन, वैक्यूम क्लीनर, कंप्यूटर, हेयर ड्रायर, बच्चों के खिलौने, घड़ियाँ और कई अन्य उपकरण।

बुनियादी भौतिक प्रक्रियाएं और परिचालन सिद्धांत

अंदर चलने वालों पर विद्युत शुल्क, जिसे विद्युत धारा कहा जाता है, हमेशा एक यांत्रिक बल होता है जो बल की चुंबकीय रेखाओं के उन्मुखीकरण के लंबवत स्थित विमान में उनकी दिशा को विक्षेपित करता है। जब कोई विद्युत धारा किसी धातु के कंडक्टर या उससे बनी कुंडली से होकर गुजरती है, तो यह बल प्रत्येक धारा प्रवाहित करने वाले कंडक्टर और संपूर्ण वाइंडिंग को गति/घुमाने की प्रवृत्ति रखता है।

नीचे दी गई तस्वीर एक धातु फ्रेम दिखाती है जिसके माध्यम से करंट प्रवाहित होता है। इस पर लगाया गया चुंबकीय क्षेत्र फ्रेम की प्रत्येक शाखा के लिए एक बल F बनाता है, जिससे एक घूर्णी गति उत्पन्न होती है।

एक बंद प्रवाहकीय सर्किट में इलेक्ट्रोमोटिव बल के निर्माण के आधार पर विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा की परस्पर क्रिया की यह संपत्ति किसी भी विद्युत मोटर के संचालन में शामिल होती है। इसके डिज़ाइन में शामिल हैं:

वाइंडिंग जिसके माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित होती है। इसे एक विशेष एंकर कोर पर रखा गया है और घर्षण बलों की प्रतिक्रिया को कम करने के लिए रोटेशन बीयरिंग में सुरक्षित किया गया है। इस संरचना को रोटर कहा जाता है;

एक स्टेटर जो अपने साथ एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है बिजली की लाइनोंरोटर वाइंडिंग के घुमावों से गुजरने वाले विद्युत आवेशों में प्रवेश करता है;

स्टेटर आवास के लिए आवास. आवास के अंदर विशेष माउंटिंग सॉकेट बनाए जाते हैं, जिसके अंदर रोटर बीयरिंग की बाहरी रेस लगाई जाती हैं।

सबसे सरल इलेक्ट्रिक मोटर का सरलीकृत डिज़ाइन निम्नलिखित चित्र द्वारा दर्शाया जा सकता है।

जब रोटर घूमता है, तो एक टॉर्क बनता है, जिसकी शक्ति डिवाइस के सामान्य डिजाइन, लागू विद्युत ऊर्जा की मात्रा और परिवर्तनों के दौरान इसके नुकसान पर निर्भर करती है।

इंजन की अधिकतम संभव टॉर्क शक्ति हमेशा उस पर लागू विद्युत ऊर्जा से कम होती है। यह दक्षता कारक के परिमाण द्वारा विशेषता है।

विद्युत मोटरों के प्रकार

वाइंडिंग्स के माध्यम से बहने वाली धारा के प्रकार के आधार पर, उन्हें डीसी या डीसी मोटर्स में विभाजित किया जाता है। प्रत्यावर्ती धारा. इन दोनों समूहों में से प्रत्येक में विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं का उपयोग करके बड़ी संख्या में संशोधन हैं।

विद्युत मोटर्स एकदिश धारा

उनका स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र स्थायी रूप से स्थापित या फ़ील्ड वाइंडिंग वाले विशेष विद्युत चुम्बकों द्वारा बनाया जाता है। आर्मेचर वाइंडिंग को शाफ्ट में मजबूती से लगाया जाता है, जो बीयरिंग में तय होता है और अपनी धुरी के चारों ओर स्वतंत्र रूप से घूम सकता है।

ऐसे इंजन की मूल संरचना चित्र में दिखाई गई है।

लौहचुंबकीय सामग्रियों से बने आर्मेचर कोर पर एक वाइंडिंग होती है जिसमें दो श्रृंखला-जुड़े हिस्से होते हैं, जो एक छोर पर प्रवाहकीय कलेक्टर प्लेटों से जुड़े होते हैं, और दूसरे छोर पर एक दूसरे से जुड़े होते हैं। दो ग्रेफाइट ब्रश आर्मेचर के बिल्कुल विपरीत छोर पर स्थित होते हैं और कम्यूटेटर प्लेटों के संपर्क पैड के खिलाफ दबाए जाते हैं।

पैटर्न के निचले ब्रश को निरंतर वर्तमान स्रोत की सकारात्मक क्षमता के साथ आपूर्ति की जाती है, और ऊपरी ब्रश को नकारात्मक क्षमता के साथ आपूर्ति की जाती है। वाइंडिंग के माध्यम से बहने वाली धारा की दिशा को एक बिंदीदार लाल तीर द्वारा दर्शाया गया है।

करंट आर्मेचर के निचले बाएँ भाग में उत्तरी ध्रुव का एक चुंबकीय क्षेत्र और ऊपरी दाएँ भाग में एक दक्षिणी ध्रुव का कारण बनता है (गिमलेट नियम)। इससे रोटर ध्रुवों का स्थिर ध्रुवों से प्रतिकर्षण और स्टेटर पर विपरीत ध्रुवों की ओर आकर्षण होता है। लगाए गए बल के परिणामस्वरूप, एक घूर्णी गति होती है, जिसकी दिशा भूरे तीर द्वारा इंगित की जाती है।

आर्मेचर के आगे घूमने के साथ, जड़ता द्वारा, ध्रुव अन्य कलेक्टर प्लेटों में चले जाते हैं। उनमें धारा की दिशा विपरीत हो जाती है। रोटर आगे भी घूमता रहता है।

ऐसे संग्राहक उपकरण के सरल डिज़ाइन से विद्युत ऊर्जा की बड़ी हानि होती है। ऐसे इंजन बच्चों के लिए साधारण उपकरणों या खिलौनों में काम करते हैं।

उत्पादन प्रक्रिया में शामिल डीसी इलेक्ट्रिक मोटरों का डिज़ाइन अधिक जटिल होता है:

वाइंडिंग को दो में नहीं, बल्कि अधिक भागों में विभाजित किया गया है;

प्रत्येक घुमावदार खंड अपने स्वयं के ध्रुव पर लगा हुआ है;

कलेक्टर डिवाइस घुमावदार अनुभागों की संख्या के अनुसार एक निश्चित संख्या में संपर्क पैड से बना होता है।

परिणामस्वरूप, प्रत्येक पोल का उसकी संपर्क प्लेटों के माध्यम से ब्रश और वर्तमान स्रोत से एक सहज कनेक्शन बनता है, और बिजली की हानि कम हो जाती है।

ऐसे एंकर का उपकरण चित्र में दिखाया गया है।

डीसी इलेक्ट्रिक मोटरों के लिए, रोटर के घूमने की दिशा को उलटा किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, स्रोत पर ध्रुवता को बदलकर वाइंडिंग में धारा की गति को उलटना पर्याप्त है।

एसी मोटरें

वे पिछले डिज़ाइनों से इस मायने में भिन्न हैं कि उनकी वाइंडिंग में प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा को समय-समय पर उसकी दिशा (संकेत) बदलकर वर्णित किया जाता है। उन्हें बिजली देने के लिए, अल्टरनेटिंग-साइन जनरेटर से वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है।

ऐसी मोटरों का स्टेटर एक चुंबकीय सर्किट से बना होता है। यह खांचे के साथ लौहचुंबकीय प्लेटों से बना है जिसमें एक फ्रेम (कुंडल) विन्यास के साथ घुमावदार घुमाव रखे जाते हैं।

सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटरें

नीचे दी गई तस्वीर दिखाती है एकल-चरण एसी मोटर का कार्य सिद्धांतरोटर और स्टेटर के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के तुल्यकालिक रोटेशन के साथ।

स्टेटर चुंबकीय सर्किट के खांचे में व्यास के विपरीत छोर पर घुमावदार कंडक्टर होते हैं, जिन्हें योजनाबद्ध रूप से एक फ्रेम के रूप में दिखाया जाता है जिसके माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होती है।

आइए हम इसके अर्ध-तरंग के सकारात्मक भाग के पारित होने के अनुरूप समय के मामले पर विचार करें।

एक अंतर्निर्मित स्थायी चुंबक वाला रोटर असर दौड़ में स्वतंत्र रूप से घूमता है, जिसमें स्पष्ट रूप से परिभाषित उत्तर "एन मुंह" और दक्षिण "एस मुंह" ध्रुव होता है। जब स्टेटर वाइंडिंग के माध्यम से धारा की एक सकारात्मक अर्ध-तरंग प्रवाहित होती है, तो ध्रुवों "एस सेंट" और "एन सेंट" के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र इसमें निर्मित होता है।

रोटर और स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्रों के बीच परस्पर क्रिया बल उत्पन्न होते हैं (जैसे ध्रुव प्रतिकर्षित करते हैं, और विपरीत ध्रुव आकर्षित करते हैं), जो विद्युत मोटर के आर्मेचर को एक मनमानी स्थिति से अंतिम स्थिति तक घुमाते हैं, जब विपरीत ध्रुव करीब स्थित होते हैं एक दूसरे के सापेक्ष यथासंभव।

यदि हम उसी मामले पर विचार करते हैं, लेकिन उस समय के लिए जब फ्रेम कंडक्टर के माध्यम से धारा की विपरीत - नकारात्मक अर्ध-तरंग प्रवाहित होती है, तो आर्मेचर का घूर्णन विपरीत दिशा में होगा।

रोटर को निरंतर गति प्रदान करने के लिए, स्टेटर में एक घुमावदार फ्रेम नहीं बनाया जाता है, बल्कि उनकी एक निश्चित संख्या बनाई जाती है, यह ध्यान में रखते हुए कि उनमें से प्रत्येक एक अलग वर्तमान स्रोत से संचालित होता है।

संचालन का सिद्धांत तीन चरण मोटरएसी तुल्यकालिक रोटेशनरोटर और स्टेटर के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र निम्नलिखित चित्र में दिखाए गए हैं।

इस डिज़ाइन में, तीन वाइंडिंग ए, बी और सी स्टेटर चुंबकीय सर्किट के अंदर लगे होते हैं, जो एक दूसरे से 120 डिग्री के कोण पर स्थानांतरित होते हैं। वाइंडिंग ए का चयन किया गया है पीला, B हरा है, और C लाल है। प्रत्येक वाइंडिंग पिछले मामले की तरह समान फ्रेम के साथ बनाई गई है।

चित्र में, प्रत्येक मामले के लिए, करंट आगे या पीछे की दिशा में केवल एक वाइंडिंग से होकर गुजरता है, जिसे "+" और "-" संकेतों द्वारा दिखाया गया है।

जब एक सकारात्मक अर्ध-तरंग आगे की दिशा में चरण ए से गुजरती है, तो रोटर क्षेत्र अक्ष एक क्षैतिज स्थिति लेता है क्योंकि स्टेटर के चुंबकीय ध्रुव इस विमान में बनते हैं और चलती आर्मेचर को आकर्षित करते हैं। विपरीत रोटर ध्रुव स्टेटर ध्रुव के निकट आते हैं।

जब सकारात्मक अर्ध-तरंग चरण C का अनुसरण करती है, तो आर्मेचर 60 डिग्री दक्षिणावर्त घूमेगा। चरण बी में करंट की आपूर्ति के बाद, आर्मेचर का एक समान घुमाव होगा। अगली वाइंडिंग के अगले चरण में धारा का प्रत्येक क्रमिक प्रवाह रोटर को घुमाएगा।

यदि प्रत्येक वाइंडिंग को 120 डिग्री के कोण पर स्थानांतरित तीन-चरण नेटवर्क वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है, तो उनमें प्रत्यावर्ती धाराएं प्रसारित होंगी, जो आर्मेचर को घुमाएंगी और आपूर्ति किए गए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ इसके तुल्यकालिक रोटेशन का निर्माण करेंगी।

उसी यांत्रिक डिज़ाइन का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है तीन चरण स्टेपर मोटर. केवल प्रत्येक वाइंडिंग में, नियंत्रण की सहायता से, ऊपर वर्णित एल्गोरिदम के अनुसार प्रत्यक्ष वर्तमान दालों की आपूर्ति और निष्कासन किया जाता है।

उनकी शुरुआत एक घूर्णी गति से शुरू होती है, और एक निश्चित समय पर रुकने से शाफ्ट का एक निर्धारित घुमाव सुनिश्चित होता है और कुछ तकनीकी संचालन करने के लिए एक प्रोग्राम किए गए कोण पर रुकता है।

वर्णित दोनों तीन-चरण प्रणालियों में, आर्मेचर के घूर्णन की दिशा को बदलना संभव है। ऐसा करने के लिए, आपको बस चरण अनुक्रम "ए" - "बी" - "सी" को किसी और चीज़ में बदलना होगा, उदाहरण के लिए, "ए" - "सी" - "बी"।

रोटर के घूर्णन की गति को अवधि टी की अवधि द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इसकी कमी से घूर्णन में तेजी आती है। किसी चरण में धारा के आयाम का परिमाण वाइंडिंग के आंतरिक प्रतिरोध और उस पर लागू वोल्टेज के मान पर निर्भर करता है। यह विद्युत मोटर की टॉर्क और शक्ति की मात्रा निर्धारित करता है।

अतुल्यकालिक विद्युत मोटरें

इन मोटर डिज़ाइनों में वाइंडिंग्स के साथ समान स्टेटर चुंबकीय सर्किट होता है जैसा कि पहले चर्चा किए गए एकल-चरण और तीन-चरण मॉडल में होता है। आर्मेचर और स्टेटर के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के गैर-समकालिक घूर्णन के कारण उन्हें यह नाम मिला। यह रोटर कॉन्फ़िगरेशन में सुधार करके किया गया था।

इसका कोर खांचे के साथ इलेक्ट्रिकल ग्रेड स्टील प्लेटों से बना है। वे एल्यूमीनियम या तांबे के वर्तमान कंडक्टरों से सुसज्जित हैं, जो प्रवाहकीय रिंगों द्वारा आर्मेचर के सिरों पर बंद होते हैं।

जब वोल्टेज को स्टेटर वाइंडिंग पर लागू किया जाता है, तो इलेक्ट्रोमोटिव बल द्वारा रोटर वाइंडिंग में एक विद्युत प्रवाह प्रेरित होता है और आर्मेचर का एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है। जब ये विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र परस्पर क्रिया करते हैं, तो मोटर शाफ्ट घूमने लगता है।

इस डिज़ाइन के साथ, रोटर की गति तभी संभव है जब स्टेटर में एक घूर्णन विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न हो और यह इसके साथ संचालन के एक अतुल्यकालिक मोड में जारी रहे।

एसिंक्रोनस मोटर्स डिजाइन में सरल हैं। इसलिए, वे सस्ते हैं और औद्योगिक प्रतिष्ठानों और घरेलू उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

रैखिक मोटरें

औद्योगिक तंत्र के कई कामकाजी हिस्से धातु मशीनों के संचालन के लिए आवश्यक एक विमान में पारस्परिक या अनुवादात्मक आंदोलन करते हैं, वाहन, ढेर चलाते समय हथौड़े का वार...

रोटरी इलेक्ट्रिक मोटर से गियरबॉक्स, बॉल स्क्रू, बेल्ट ड्राइव और इसी तरह के यांत्रिक उपकरणों का उपयोग करके ऐसे कामकाजी निकाय को स्थानांतरित करना डिजाइन को जटिल बनाता है। आधुनिक तकनीकी हलयह समस्या एक रैखिक विद्युत मोटर के संचालन की है।

इसके स्टेटर और रोटर स्ट्रिप्स के रूप में लम्बे होते हैं, और घूर्णी विद्युत मोटरों की तरह छल्ले में मुड़े हुए नहीं होते हैं।

ऑपरेशन का सिद्धांत एक निश्चित लंबाई के खुले चुंबकीय सर्किट के साथ स्थिर स्टेटर से विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के हस्तांतरण के कारण रनर-रोटर को पारस्परिक रैखिक गति प्रदान करना है। इसके अंदर बारी-बारी से करंट चालू करने से एक चालू चुंबकीय क्षेत्र बनता है।

यह कम्यूटेटर के साथ आर्मेचर वाइंडिंग पर कार्य करता है। ऐसे इंजन में उत्पन्न होने वाली ताकतें रोटर को केवल गाइड तत्वों के साथ एक रैखिक दिशा में ले जाती हैं।

रैखिक मोटर्स को प्रत्यक्ष या प्रत्यावर्ती धारा पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और यह सिंक्रोनस या एसिंक्रोनस मोड में काम कर सकता है।

रैखिक मोटरों के नुकसान हैं:

प्रौद्योगिकी की जटिलता;

उच्च कीमत;

निम्न ऊर्जा स्तर.

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स्लाइड कैप्शन:

चित्रों में एम्पीयर बल की दिशा, चालक में धारा की दिशा, चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा और चुंबक के ध्रुव निर्धारित करें। एन एस एफ = 0 आइए याद रखें।

प्रयोगशाला कार्य संख्या 11 डीसी इलेक्ट्रिक मोटर का अध्ययन (एक मॉडल पर)। कार्य का उद्देश्य: डीसी इलेक्ट्रिक मोटर के मॉडल से उसकी संरचना और संचालन से परिचित होना। उपकरण और सामग्री: इलेक्ट्रिक मोटर मॉडल, प्रयोगशाला बिजली आपूर्ति, कुंजी, कनेक्टिंग तार।

सुरक्षा नियम। मेज पर कोई विदेशी वस्तु नहीं होनी चाहिए। ध्यान! बिजली! कंडक्टरों का इन्सुलेशन क्षतिग्रस्त नहीं होना चाहिए। शिक्षक की अनुमति के बिना सर्किट चालू न करें। इलेक्ट्रिक मोटर के घूमने वाले हिस्सों को अपने हाथों से न छुएं। लंबे बालों को हटा देना चाहिए ताकि वे इंजन के घूमने वाले हिस्सों में न फंसें। काम पूरा करने के बाद कार्यस्थलक्रम में रखें, सर्किट खोलें और अलग करें।

कार्य का क्रम. 1. इलेक्ट्रिक मोटर के मॉडल पर विचार करें। चित्र 1 में इसके मुख्य भागों को दर्शाएँ। 1 2 3 चित्र.1 4 5 1 - ______________________________ 2 - ________________________________ 3 - ________________________________ 4 - ________________________________ 5 - __________________________________

2. एक विद्युत सर्किट को इकट्ठा करें जिसमें एक वर्तमान स्रोत, एक इलेक्ट्रिक मोटर मॉडल, एक कुंजी, श्रृंखला में सब कुछ कनेक्ट हो। परिपथ का आरेख बनाइये।

3. मोटर घुमाएँ. यदि इंजन काम नहीं करता है, तो कारणों का पता लगाएं और उन्हें समाप्त करें। 4. परिपथ में धारा की दिशा बदलें। विद्युत मोटर के गतिशील भाग के घूर्णन का निरीक्षण करें। 5.निष्कर्ष निकालें.

साहित्यः 1. भौतिक विज्ञान। 8वीं कक्षा: पढ़ाई. सामान्य शिक्षा के लिए संस्थान/ए.वी. पेरीश्किन। - चौथा संस्करण, अंतिम रूप दिया गया। - एम.: बस्टर्ड, 2008. 2। भौतिक विज्ञान। 8वीं कक्षा: पढ़ाई. सामान्य शिक्षा के लिए संस्थान / एन.एस. पुरीशेवा, एन.ई. वाज़ेव्स्काया। - दूसरा संस्करण, स्टीरियोटाइप। - एम.: बस्टर्ड, 2008। 3. प्रयोगशाला कार्य और नियंत्रण कार्यभौतिकी में: 8वीं कक्षा के छात्रों के लिए नोटबुक। - सेराटोव: लिसेयुम, 2009। 4. प्रयोगशाला कार्य के लिए नोटबुक। सारामन आई.डी. मोजदोका, उत्तरी ओसेशिया-अलानिया में नगरपालिका शैक्षणिक संस्थान माध्यमिक विद्यालय नंबर 8। 5. स्कूल और घर पर प्रयोगशाला कार्य: यांत्रिकी / वी.एफ. शिलोव.-एम.: शिक्षा, 2007. 6. भौतिकी में समस्याओं का संग्रह। ग्रेड 7-9: सामान्य शिक्षा के छात्रों के लिए एक मैनुअल। संस्थान / वी.आई. लुकाशिक, ई.वी. इवानोवा.-24वां संस्करण-एम.: शिक्षा, 2010।

पूर्व दर्शन:

प्रयोगशाला कार्य क्रमांक 11

(मॉडल पर)

कार्य का लक्ष्य

उपकरण और सामग्री

प्रगति।

प्रयोगशाला कार्य क्रमांक 11

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर का अध्ययन

(मॉडल पर)

कार्य का लक्ष्य : डीसी इलेक्ट्रिक मोटर के मॉडल और उसकी संरचना और संचालन से परिचित हों।

उपकरण और सामग्री: इलेक्ट्रिक मोटर मॉडल, प्रयोगशाला बिजली आपूर्ति, कुंजी, कनेक्टिंग तार।

सुरक्षा नियम।

मेज पर कोई विदेशी वस्तु नहीं होनी चाहिए। ध्यान! बिजली! कंडक्टरों का इन्सुलेशन क्षतिग्रस्त नहीं होना चाहिए। शिक्षक की अनुमति के बिना सर्किट चालू न करें। इलेक्ट्रिक मोटर के घूमने वाले हिस्सों को अपने हाथों से न छुएं।

कार्यों और प्रश्नों का अभ्यास करें

1.विद्युत मोटर की क्रिया किस भौतिक घटना पर आधारित है?

2.थर्मल मोटर की तुलना में इलेक्ट्रिक मोटर के क्या फायदे हैं?

3. डीसी इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग कहाँ किया जाता है?

प्रगति।

1. इलेक्ट्रिक मोटर के मॉडल पर विचार करें। चित्र 1 में इसके मुख्य भागों को दर्शाएँ।

2. एक विद्युत सर्किट को इकट्ठा करें जिसमें एक वर्तमान स्रोत, एक इलेक्ट्रिक मोटर मॉडल, एक कुंजी, श्रृंखला में सब कुछ कनेक्ट हो। परिपथ का आरेख बनाइये।

चित्र .1

एक निष्कर्ष निकालो।

3. मोटर घुमाएँ. यदि इंजन काम नहीं करता है, तो कारणों का पता लगाएं और उन्हें समाप्त करें।

4. परिपथ में धारा की दिशा बदलें। विद्युत मोटर के गतिशील भाग के घूर्णन का निरीक्षण करें।

चित्र .1

1. कार्य का उद्देश्य:मिश्रित उत्तेजना के साथ डीसी मोटर की रोटेशन गति को विनियमित करने की शुरुआती विशेषताओं, यांत्रिक विशेषताओं और तरीकों का अध्ययन करें।

अदानिया.

2.1. स्वतंत्र कार्य के लिए:

डीसी मोटर्स की डिज़ाइन सुविधाओं, स्विचिंग सर्किट का अध्ययन करें;

डीसी मोटर की यांत्रिक विशेषताओं को प्राप्त करने की विधि का अध्ययन करें;

डीसी मोटर की रोटेशन गति को शुरू करने और नियंत्रित करने की सुविधाओं से खुद को परिचित करें;

खींचना सर्किट आरेखआर्मेचर सर्किट और फील्ड वाइंडिंग के प्रतिरोध को मापने के लिए (चित्र 6.4) और मोटर का परीक्षण करने के लिए (चित्र 6.2);

अंजीर का उपयोग करना। 6.2 और 6.3 एक संस्थापन आरेख तैयार करें;

तालिकाओं 6.1...6.4 के रूप बनाएं;

परीक्षण प्रश्नों के मौखिक उत्तर तैयार करें।

2.2. प्रयोगशाला में काम करने के लिए:

प्रयोगशाला व्यवस्था से स्वयं को परिचित कराएं;

तालिका 6.1 में रिकार्ड करें। इंजन नेमप्लेट डेटा;

आर्मेचर सर्किट और फ़ील्ड वाइंडिंग के प्रतिरोध को मापें। डेटा को तालिका 6.1 में रिकॉर्ड करें;

सर्किट को इकट्ठा करें और इंजन का अध्ययन करें, डेटा को तालिका 6.2, 6.3, 6.4 में लिखें;

एक प्राकृतिक यांत्रिक विशेषता n=f(M) और गति विशेषताएँ n=f(I B) और n=f(U) का निर्माण करें;

शोध परिणामों के आधार पर निष्कर्ष निकालें।

सामान्य जानकारी।

एसी मोटर्स (मुख्य रूप से एसिंक्रोनस) के विपरीत, डीसी मोटर्स में उच्च शुरुआती टॉर्क अनुपात और अधिभार क्षमता होती है, और काम करने वाली मशीन की रोटेशन गति का सुचारू नियंत्रण प्रदान करती है। इसलिए, उनका उपयोग कठिन शुरुआती स्थितियों के साथ मशीनों और तंत्रों को चलाने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, आंतरिक दहन इंजनों में स्टार्टर के रूप में), साथ ही जब बड़ी सीमा के भीतर रोटेशन की गति को विनियमित करना आवश्यक होता है (मशीन टूल्स के फ़ीड तंत्र, रनिंग- ब्रेक स्टैंड, विद्युतीकृत वाहन)।

संरचनात्मक रूप से, इंजन में एक स्थिर इकाई (प्रारंभ करनेवाला) और एक घूर्णन इकाई (आर्मेचर) होती है। फ़ील्ड वाइंडिंग प्रारंभ करनेवाला के चुंबकीय कोर पर स्थित होती हैं। मिश्रित-उत्तेजना मोटर में उनमें से दो हैं: टर्मिनलों Ш 1 और Ш2 के साथ समानांतर और टर्मिनलों C1 और C2 के साथ धारावाहिक (चित्र 6.2)। समानांतर वाइंडिंग आर ओवश का प्रतिरोध, इंजन की शक्ति के आधार पर, कई दसियों से लेकर सैकड़ों ओम तक होता है। यह छोटे क्रॉस-सेक्शन तार से बना है एक लंबी संख्याबदल जाता है. श्रृंखला वाइंडिंग में कम प्रतिरोध R obc होता है (आमतौर पर कई ओम से एक ओम के अंश तक), क्योंकि इसमें बड़े क्रॉस-सेक्शन वाले तार के कम संख्या में घुमाव होते हैं। प्रारंभ करनेवाला का उपयोग चुंबकीय उत्तेजना प्रवाह बनाने के लिए किया जाता है जब इसकी वाइंडिंग को प्रत्यक्ष धारा की आपूर्ति की जाती है।

आर्मेचर वाइंडिंग को चुंबकीय सर्किट के खांचे में रखा जाता है और कलेक्टर में लाया जाता है। ब्रश का उपयोग करके, इसके टर्मिनल I और I 2 को प्रत्यक्ष धारा स्रोत से जोड़ा जाता है। आर्मेचर वाइंडिंग का प्रतिरोध R I छोटा है (ओम या ओम का अंश)।

डीसी मोटर का टॉर्क एम चुंबकीय उत्तेजना फ्लक्स एफ के साथ आर्मेचर करंट इया की बातचीत से बनता है:

М=К × Iя × Ф, (6.1)

जहां K इंजन डिज़ाइन के आधार पर एक स्थिर गुणांक है।

जब आर्मेचर घूमता है, तो इसकी वाइंडिंग उत्तेजना चुंबकीय प्रवाह को पार करती है और इसमें एक ईएमएफ ई प्रेरित होता है, जो रोटेशन आवृत्ति एन के आनुपातिक होता है:

ई = सी × एन × एफ, (6.2)

जहां C इंजन डिज़ाइन के आधार पर एक स्थिर गुणांक है।

आर्मेचर सर्किट करंट:

आई आई =(यू–ई)/(आर आई +आर ओबीसी)=(यू–सी×एन ×Ф)/(आर आई +आर ओबीसी), (6.3)

अभिव्यक्ति 6.1 और 6.3 को n के संबंध में एक साथ हल करने पर, हम इंजन n=F(M) की यांत्रिक विशेषताओं के लिए एक विश्लेषणात्मक अभिव्यक्ति पाते हैं। उसकी ग्राफिक छविचित्र 6.1 में दिखाया गया है।

चावल। 6.1. मिश्रित-उत्तेजना डीसी मोटर की यांत्रिक विशेषताएं

बिंदु A, रोटेशन गति n o पर इंजन के निष्क्रिय होने से मेल खाता है। बढ़ते यांत्रिक भार के साथ, घूर्णन गति कम हो जाती है और टोक़ बढ़ जाता है, जो बिंदु बी पर नाममात्र मूल्य एम एच तक पहुंच जाता है। विमान अनुभाग में, इंजन अतिभारित है। वर्तमान Ia रेटेड मान से अधिक है, जिससे आर्मेचर और OVS वाइंडिंग्स तेजी से गर्म हो जाते हैं, और कलेक्टर पर स्पार्किंग बढ़ जाती है। अधिकतम टॉर्क एममैक्स (बिंदु सी) कलेक्टर की परिचालन स्थितियों और इंजन की यांत्रिक शक्ति द्वारा सीमित है।

यांत्रिक विशेषता को तब तक जारी रखते हुए जब तक कि यह बिंदु D पर टॉर्क अक्ष को काट न दे, हम शुरुआती टॉर्क का मूल्य प्राप्त करेंगे जब मोटर सीधे नेटवर्क से जुड़ा होगा। ईएमएफ ई शून्य है और सूत्र के अनुसार आर्मेचर सर्किट में करंट है 6.3, तेजी से बढ़ता है।

प्रारंभिक धारा को कम करने के लिए, प्रतिरोध के साथ एक प्रारंभिक रिओस्तात आरएक्स (चित्र 6.2) को आर्मेचर सर्किट से श्रृंखला में जोड़ा जाता है:

आरएक्स = यू एच / (1.3...2.5) ×आई हां.एन. - (आर आई - आर ओबीसी), (6.4)

जहां यू एच रेटेड नेटवर्क वोल्टेज है;

मैं वाई.एन. - रेटेड आर्मेचर करंट।

आर्मेचर धारा को घटाकर (1.3...2.5)×I Ya.N. पर्याप्त प्रारंभिक शुरुआती टॉर्क एमपी (बिंदु डी) प्रदान करता है। जैसे-जैसे इंजन तेज होता है, प्रतिरोध आरएक्स शून्य हो जाता है, जिससे एमपी (सेक्शन एसडी) का लगभग स्थिर मान बना रहता है।

समानांतर उत्तेजना वाइंडिंग (चित्र 6.2) के सर्किट में रिओस्टेट आर बी आपको चुंबकीय प्रवाह Ф (सूत्र 6.1) के परिमाण को विनियमित करने की अनुमति देता है। इंजन शुरू करने से पहले, न्यूनतम आर्मेचर करंट पर आवश्यक शुरुआती टॉर्क प्राप्त करने के लिए इसे पूरी तरह से हटा दिया जाता है।

सूत्र 6.3 का उपयोग करके, हम इंजन की गति निर्धारित करते हैं

एन = (यू - आई आई (आर आई + आर ओबीसी + आरएक्स)) / (सी एफ), (6.5)

जिसमें R I, R obc और C स्थिर मात्राएँ हैं, और U, I I और Ф को बदला जा सकता है। इसका तात्पर्य तीन से है संभावित तरीकेइंजन गति नियंत्रण:

आपूर्ति किए गए वोल्टेज का मान बदलना;

समायोजन रिओस्टेट आरएक्स का उपयोग करके आर्मेचर करंट के मूल्य को बदलकर, जो शुरुआती रिओस्टेट के विपरीत, निरंतर संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है;

उत्तेजना चुंबकीय प्रवाह एफ के परिमाण को बदलकर, जो विंडिंग्स ओवीएसएच और ओवीएस में वर्तमान के समानुपाती होता है। समानांतर वाइंडिंग में, इसे रिओस्टेट आर बी के साथ समायोजित किया जा सकता है। प्रतिरोध आर बी आवश्यक गति नियंत्रण सीमा आर बी = (2...5) आर ओब्श के आधार पर लिया जाता है।

मोटर नेमप्लेट रेटेड रोटेशन गति को इंगित करता है, जो रेटेड मेन वोल्टेज पर मोटर शाफ्ट पर रेटेड पावर और रिओस्टेट आरएक्स और आरबी के आउटपुट प्रतिरोधों से मेल खाता है।

उपकरण, संचालन के सिद्धांत, डीसी इलेक्ट्रिक मोटर की विशेषताओं का अध्ययन करें;

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर को शुरू करने, संचालित करने और रोकने में व्यावहारिक कौशल हासिल करना;

प्रायोगिक तौर पर जांच करें सैद्धांतिक जानकारीडीसी मोटर की विशेषताओं के बारे में।

बुनियादी सैद्धांतिक सिद्धांत

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर एक विद्युत मशीन है जिसे विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर का डिज़ाइन डीसी जनरेटर से अलग नहीं है। यह परिस्थिति डीसी इलेक्ट्रिक मशीनों को प्रतिवर्ती बनाती है, यानी उन्हें जनरेटर और मोटर दोनों मोड में उपयोग करने की अनुमति देती है। संरचनात्मक रूप से, एक डीसी इलेक्ट्रिक मोटर में स्थिर और गतिशील तत्व होते हैं, जो चित्र में दिखाए गए हैं। 1.

स्थिर भाग - स्टेटर 1 (फ़्रेम) कास्ट स्टील से बना है, इसमें 4 फ़ील्ड वाइंडिंग के साथ 2 मुख्य और 3 अतिरिक्त पोल हैं और 5 और एक ब्रश ब्रश के साथ चलता है। स्टेटर एक चुंबकीय सर्किट का कार्य करता है। मुख्य ध्रुवों की सहायता से एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है जो समय में स्थिर और अंतरिक्ष में गतिहीन होता है। मुख्य खंभों के बीच अतिरिक्त खंभे लगाए जाते हैं और स्विचिंग की स्थिति में सुधार होता है।

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर का गतिशील भाग रोटर 6 (आर्मेचर) है, जो एक घूमने वाले शाफ्ट पर रखा जाता है। आर्मेचर एक चुंबकीय सर्किट की भूमिका भी निभाता है। यह उच्च सिलिकॉन सामग्री के साथ विद्युत स्टील की पतली, एक दूसरे से विद्युतरोधी, पतली शीट से बना है, जो बिजली के नुकसान को कम करता है। वाइंडिंग 7 को आर्मेचर के खांचे में दबाया जाता है, जिसके टर्मिनल उसी मोटर शाफ्ट पर स्थित कम्यूटेटर 8 की प्लेटों से जुड़े होते हैं (चित्र 1 देखें)।

आइए डीसी इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन के सिद्धांत पर विचार करें। विद्युत मशीन के टर्मिनलों पर प्रत्यक्ष वोल्टेज जोड़ने से फ़ील्ड (स्टेटर) वाइंडिंग और आर्मेचर वाइंडिंग (चित्र 2) में एक साथ करंट की घटना होती है। फ़ील्ड वाइंडिंग द्वारा निर्मित चुंबकीय प्रवाह के साथ आर्मेचर करंट की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप, स्टेटर में एक बल उत्पन्न होता है एफ, एम्पीयर के नियम द्वारा निर्धारित . इस बल की दिशा बाएं हाथ के नियम (चित्र 2) द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसके अनुसार यह दोनों धाराओं के लंबवत उन्मुख होता है मैं(आर्मेचर वाइंडिंग में), और चुंबकीय प्रेरण वेक्टर के लिए में(उत्तेजना वाइंडिंग द्वारा निर्मित)। परिणामस्वरूप, बलों की एक जोड़ी रोटर पर कार्य करती है (चित्र 2)। बल रोटर के ऊपरी भाग पर दाईं ओर, निचले भाग पर - बाईं ओर कार्य करता है। बलों की यह जोड़ी एक टॉर्क बनाती है, जिसके प्रभाव में आर्मेचर घूमता है। परिणामी विद्युत चुम्बकीय क्षण का परिमाण बराबर हो जाता है

एम = सीएम मैंमैं एफ,

कहाँ साथएम - आर्मेचर वाइंडिंग के डिजाइन और इलेक्ट्रिक मोटर के ध्रुवों की संख्या के आधार पर गुणांक; एफ- विद्युत मोटर के मुख्य ध्रुवों की एक जोड़ी का चुंबकीय प्रवाह; मैंमैं - मोटर आर्मेचर करंट. चित्र से इस प्रकार है. 2, आर्मेचर वाइंडिंग के घूमने के साथ-साथ कलेक्टर प्लेटों पर ध्रुवता में बदलाव होता है। आर्मेचर वाइंडिंग के घुमावों में धारा की दिशा विपरीत में बदल जाती है, लेकिन फ़ील्ड वाइंडिंग का चुंबकीय प्रवाह उसी दिशा को बनाए रखता है, जो बलों की निरंतर दिशा निर्धारित करता है एफ, और इसलिए टॉर्क।

चुंबकीय क्षेत्र में आर्मेचर के घूमने से इसकी वाइंडिंग में एक ईएमएफ की उपस्थिति होती है, जिसकी दिशा दाहिने हाथ के नियम द्वारा निर्धारित की जाती है। परिणामस्वरूप, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। आर्मेचर वाइंडिंग में फ़ील्ड और बलों के 2 विन्यासों से, एक प्रेरित धारा उत्पन्न होगी, जो मुख्य धारा के विपरीत निर्देशित होगी। इसलिए, परिणामी ईएमएफ को बैक ईएमएफ कहा जाता है। इसका मूल्य बराबर है

इ = साथइ nФ,

कहाँ एन- विद्युत मोटर आर्मेचर की घूर्णन गति; साथई मशीन के संरचनात्मक तत्वों के आधार पर एक गुणांक है। यह ईएमएफ इलेक्ट्रिक मोटर के प्रदर्शन को ख़राब कर देता है।

आर्मेचर में धारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है जो मुख्य ध्रुवों (स्टेटर) के चुंबकीय क्षेत्र को प्रभावित करती है, जिसे आर्मेचर प्रतिक्रिया कहा जाता है। जब मशीन निष्क्रिय होती है, तो चुंबकीय क्षेत्र केवल मुख्य ध्रुवों द्वारा निर्मित होता है। यह क्षेत्र इन ध्रुवों की अक्षों के प्रति सममित और उनके साथ समाक्षीय है। जब कोई लोड मोटर से जुड़ा होता है, तो करंट - आर्मेचर क्षेत्र के कारण आर्मेचर वाइंडिंग में एक चुंबकीय क्षेत्र निर्मित होता है। इस क्षेत्र की धुरी मुख्य ध्रुवों की धुरी के लंबवत होगी। चूंकि जब आर्मेचर घूमता है, तो आर्मेचर कंडक्टरों में करंट का वितरण अपरिवर्तित रहता है, आर्मेचर क्षेत्र अंतरिक्ष में गतिहीन रहता है। इस क्षेत्र को मुख्य ध्रुवों के क्षेत्र के साथ जोड़ने पर परिणामी क्षेत्र प्राप्त होता है, जो कोण के माध्यम से घूमता है  आर्मेचर के घूर्णन की दिशा के विपरीत। परिणामस्वरूप, टॉर्क कम हो जाता है, क्योंकि कुछ कंडक्टर विपरीत ध्रुवता के ध्रुव के क्षेत्र में प्रवेश करते हैं और ब्रेकिंग टॉर्क बनाते हैं। इस मामले में, ब्रश स्पार्क करते हैं और कम्यूटेटर जल जाता है, और एक अनुदैर्ध्य डीमैग्नेटाइजिंग क्षेत्र उत्पन्न होता है।

मशीन के संचालन पर आर्मेचर प्रतिक्रिया के प्रभाव को कम करने के लिए इसमें अतिरिक्त खंभे बनाए जाते हैं। ऐसे ध्रुवों की वाइंडिंग आर्मेचर की मुख्य वाइंडिंग के साथ श्रृंखला में जुड़ी होती है, लेकिन उनमें वाइंडिंग की दिशा में बदलाव से आर्मेचर के चुंबकीय क्षेत्र के विरुद्ध निर्देशित चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति होती है।

डीसी मोटर के घूर्णन की दिशा बदलने के लिए आर्मेचर या फ़ील्ड वाइंडिंग को आपूर्ति की गई वोल्टेज की ध्रुवीयता को बदलना आवश्यक है।

उत्तेजना वाइंडिंग पर स्विच करने की विधि के आधार पर, समानांतर, श्रृंखला और मिश्रित उत्तेजना वाले डीसी इलेक्ट्रिक मोटर्स को प्रतिष्ठित किया जाता है।

समानांतर उत्तेजना वाली मोटरों के लिए, वाइंडिंग को आपूर्ति नेटवर्क के पूर्ण वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किया गया है और आर्मेचर सर्किट (छवि 3) के समानांतर में जुड़ा हुआ है।

एक श्रृंखला-घाव मोटर में एक फ़ील्ड वाइंडिंग होती है जो आर्मेचर के साथ श्रृंखला में जुड़ी होती है, इसलिए इस वाइंडिंग को पूर्ण आर्मेचर करंट ले जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है (चित्र 4)।

मिश्रित उत्तेजना वाली मोटरों में दो वाइंडिंग होती हैं, एक समानांतर में जुड़ी होती है, दूसरी आर्मेचर के साथ श्रृंखला में जुड़ी होती है (चित्र 5)।

चावल। 3 अंजीर. 4

आपूर्ति नेटवर्क से सीधे कनेक्शन द्वारा डीसी इलेक्ट्रिक मोटर (उत्तेजना की विधि की परवाह किए बिना) शुरू करते समय, महत्वपूर्ण शुरुआती धाराएं उत्पन्न होती हैं, जो उनकी विफलता का कारण बन सकती हैं। यह आर्मेचर वाइंडिंग में महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी के निकलने और इसके बाद इसके इन्सुलेशन के टूटने के परिणामस्वरूप होता है। इसलिए, डीसी मोटर्स को विशेष शुरुआती उपकरणों का उपयोग करके शुरू किया जाता है। ज्यादातर मामलों में, इन उद्देश्यों के लिए सबसे सरल प्रारंभिक उपकरण का उपयोग किया जाता है - एक प्रारंभिक रिओस्तात। एक प्रारंभिक रिओस्टेट के साथ एक डीसी मोटर शुरू करने की प्रक्रिया को समानांतर उत्तेजना के साथ एक डीसी मोटर के उदाहरण का उपयोग करके दिखाया गया है।

बाईं ओर के लिए किरचॉफ के दूसरे नियम के अनुसार संकलित समीकरण के आधार पर विद्युत सर्किट(चित्र 3 देखें), शुरुआती रिओस्तात पूरी तरह से हटा दिया गया है ( आरप्रारंभ = 0), आर्मेचर धारा

,

कहाँ यू- विद्युत मोटर को आपूर्ति किया गया वोल्टेज; आर i आर्मेचर वाइंडिंग का प्रतिरोध है।

इलेक्ट्रिक मोटर शुरू करने के प्रारंभिक क्षण में, आर्मेचर घूर्णन गति एन= 0, इसलिए पहले प्राप्त अभिव्यक्ति के अनुसार आर्मेचर वाइंडिंग में प्रेरित काउंटर-इलेक्ट्रोमोटिव बल भी शून्य के बराबर होगा ( इ= 0).

आर्मेचर वाइंडिंग प्रतिरोध आर I एक छोटी सी मात्रा है. स्टार्टिंग के दौरान आर्मेचर सर्किट में संभावित अस्वीकार्य रूप से उच्च धारा को सीमित करने के लिए, इंजन के उत्तेजना की विधि की परवाह किए बिना, आर्मेचर के साथ श्रृंखला में एक स्टार्टिंग रिओस्टेट (स्टार्टिंग प्रतिरोध) को चालू किया जाता है। आरशुरू करना)। इस मामले में, शुरुआती आर्मेचर करंट

.

रिओस्तात प्रतिरोध शुरू करना आरस्टार्ट की गणना केवल स्टार्ट समय के लिए संचालित करने के लिए की जाती है और इसे इस तरह से चुना जाता है कि इलेक्ट्रिक मोटर के आर्मेचर की शुरुआती धारा अनुमेय मूल्य से अधिक न हो ( मैंमैं, प्रारंभ 2 मैंमैं,नाम)। जैसे ही विद्युत मोटर गति पकड़ती है, इसकी घूर्णन आवृत्ति n में वृद्धि के कारण आर्मेचर वाइंडिंग में EMF प्रेरित होता है बढ़ती है ( इ=साथइ nФ). इसके परिणामस्वरूप, आर्मेचर धारा, अन्य चीजें समान होने पर, कम हो जाती है। इस मामले में, शुरुआती रिओस्तात का प्रतिरोध आर शुरूजैसे-जैसे मोटर आर्मेचर तेज होता है, इसे धीरे-धीरे कम किया जाना चाहिए। इंजन के आर्मेचर की रेटेड गति तक तेज हो जाने के बाद, ईएमएफ इतना बढ़ जाता है कि आर्मेचर करंट में उल्लेखनीय वृद्धि के खतरे के बिना, शुरुआती प्रतिरोध को शून्य तक कम किया जा सकता है।

इस प्रकार, प्रारंभिक प्रतिरोध आरआर्मेचर सर्किट में स्टार्टिंग केवल स्टार्ट-अप के समय ही आवश्यक है। इलेक्ट्रिक मोटर के सामान्य संचालन के दौरान, इसे बंद कर देना चाहिए, सबसे पहले, क्योंकि इसे स्टार्ट-अप के दौरान अल्पकालिक संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है, और दूसरी बात, यदि शुरुआती प्रतिरोध है, तो इसमें थर्मल पावर हानि बराबर होगी आरशुरू मैंदूसरा, इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता को काफी कम करना।

.

ईएमएफ के लिए अभिव्यक्ति को ध्यान में रखते हुए ( इ=साथइ nФ), घूर्णन गति के सापेक्ष परिणामी सूत्र लिखते हुए, हम विद्युत मोटर की आवृत्ति (गति) विशेषताओं के लिए समीकरण प्राप्त करते हैं एन(मैंमैं):

.

इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि शाफ्ट और आर्मेचर पर भार के अभाव में धारा प्रवाहित होती है मैंमैं = किसी दिए गए आपूर्ति वोल्टेज मान पर 0 मोटर रोटेशन गति

.

मोटर की गति एन 0 आदर्श निष्क्रिय गति है. यह इलेक्ट्रिक मोटर के मापदंडों के अलावा इनपुट वोल्टेज और चुंबकीय प्रवाह के मूल्य पर भी निर्भर करता है। चुंबकीय प्रवाह में कमी के साथ, अन्य चीजें समान होने पर, आदर्श निष्क्रिय गति बढ़ जाती है। इसलिए, उत्तेजना घुमावदार सर्किट के टूटने की स्थिति में, जब उत्तेजना धारा शून्य हो जाती है ( मैंबी = 0), मोटर चुंबकीय प्रवाह अवशिष्ट चुंबकीय प्रवाह के मूल्य के बराबर मूल्य तक कम हो जाता है एफओस्ट. इस मामले में, इंजन "ओवरड्राइव में चला जाता है", नाममात्र की तुलना में बहुत अधिक रोटेशन गति विकसित करता है, जो इंजन और ऑपरेटिंग कर्मियों दोनों के लिए एक निश्चित खतरा पैदा करता है।

समानांतर उत्तेजना के साथ डीसी इलेक्ट्रिक मोटर की आवृत्ति (गति) विशेषता एन(मैं i) स्थिर चुंबकीय प्रवाह मान पर एफ=कॉन्स्टऔर आपूर्ति किए गए वोल्टेज का निरंतर मूल्य यू = स्थिरांकएक सीधी रेखा की तरह दिखता है (चित्र 6)।

मोटर के विद्युत चुम्बकीय टॉर्क के माध्यम से आर्मेचर धारा को आवृत्ति विशेषताओं के समीकरणों में व्यक्त करना एम =साथएम मैंमैं एफ, हम यांत्रिक विशेषता का समीकरण प्राप्त करते हैं, अर्थात निर्भरता एन(एम) पर यू = स्थिरांकसमानांतर उत्तेजना वाली मोटरों के लिए:

.

भार परिवर्तन के दौरान आर्मेचर प्रतिक्रिया के प्रभाव की उपेक्षा करते हुए, हम मान सकते हैं कि मोटर का विद्युत चुम्बकीय टॉर्क आर्मेचर करंट के समानुपाती होता है। इसलिए, डीसी मोटर्स की यांत्रिक विशेषताओं का रूप संबंधित आवृत्ति विशेषताओं के समान होता है। समानांतर उत्तेजना वाली विद्युत मोटर में एक कठोर यांत्रिक विशेषता होती है (चित्र 7)। इस विशेषता से यह स्पष्ट है कि बढ़ते लोड टॉर्क के साथ इसकी घूर्णन आवृत्ति थोड़ी कम हो जाती है, क्योंकि जब फ़ील्ड वाइंडिंग समानांतर में जुड़ी होती है तो उत्तेजना धारा और, तदनुसार, मोटर का चुंबकीय प्रवाह व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित रहता है, और आर्मेचर सर्किट का प्रतिरोध अपेक्षाकृत छोटा है.

समानांतर-उत्तेजित डीसी मोटर की प्रदर्शन विशेषताओं को चित्र में दिखाया गया है। 8. इन विशेषताओं से यह स्पष्ट है कि घूर्णन गति एनबढ़ते भार के साथ समानांतर उत्तेजना वाली विद्युत मोटरों की संख्या थोड़ी कम हो जाती है। मोटर शाफ्ट पर उपयोगी टॉर्क की शक्ति पर निर्भरता आर 2 यह लगभग सीधी रेखा है, क्योंकि इस मोटर का टॉर्क शाफ्ट पर भार के समानुपाती होता है: एम=के.पी 2 / एन. इस निर्भरता की वक्रता को बढ़ते भार के साथ घूर्णन गति में मामूली कमी से समझाया गया है।

पर आर 2 = 0 विद्युत मोटर द्वारा खपत की गई धारा नो-लोड धारा के बराबर है। बढ़ती शक्ति के साथ, आर्मेचर करंट शाफ्ट पर लोड टॉर्क के समान निर्भरता के अनुसार लगभग बढ़ जाता है, क्योंकि स्थिति के तहत एफ=कॉन्स्टआर्मेचर करंट लोड टॉर्क के समानुपाती होता है। विद्युत मोटर की दक्षता को शाफ्ट पर उपयोगी शक्ति और नेटवर्क से खपत की गई शक्ति के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है:

,

कहाँ आर 2 - उपयोगी शाफ्ट शक्ति; आर 1 =यूआई- आपूर्ति नेटवर्क से विद्युत मोटर द्वारा खपत की गई बिजली; आरईया = मैं 2 मैं आरमैं - आर्मेचर सर्किट में विद्युत शक्ति हानि, आरईवी = यूआईमें, = मैं 2 इंच आरवी - उत्तेजना सर्किट में विद्युत शक्ति का नुकसान; आरछाल - यांत्रिक बिजली हानि; आरमी - हिस्टैरिसीस और एड़ी धाराओं के कारण बिजली की हानि।

एक निरंतर आपूर्ति वोल्टेज और एक निरंतर चुंबकीय प्रवाह के साथ, आर्मेचर सर्किट के प्रतिरोध मूल्य को बदलने की प्रक्रिया में, यांत्रिक विशेषताओं का एक परिवार प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, समानांतर उत्तेजना के साथ एक इलेक्ट्रिक मोटर के लिए (छवि 9)।

विचाराधीन नियंत्रण विधि का लाभ इसकी सापेक्ष सादगी और एक विस्तृत श्रृंखला (शून्य से नाममात्र आवृत्ति मान तक) में घूर्णन गति में एक सहज परिवर्तन प्राप्त करने की क्षमता में निहित है। एननामांकित)। इस पद्धति के नुकसान में यह तथ्य शामिल है कि अतिरिक्त प्रतिरोध में महत्वपूर्ण बिजली हानि होती है, जो घटती घूर्णन गति के साथ बढ़ती है, साथ ही अतिरिक्त नियंत्रण उपकरणों का उपयोग करने की आवश्यकता भी होती है। इसके अलावा, यह विधि इलेक्ट्रिक मोटर की घूर्णन गति को उसके नाममात्र मूल्य से ऊपर की ओर समायोजित करने की अनुमति नहीं देती है।

उत्तेजना चुंबकीय प्रवाह के मूल्य को बदलने के परिणामस्वरूप डीसी इलेक्ट्रिक मोटर की घूर्णन गति में बदलाव भी प्राप्त किया जा सकता है। जब आपूर्ति वोल्टेज के निरंतर मूल्य और आर्मेचर सर्किट प्रतिरोध के निरंतर मूल्य पर समानांतर उत्तेजना के साथ डीसी मोटर्स के लिए आवृत्ति प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार चुंबकीय प्रवाह बदलता है, तो कोई चित्र में प्रस्तुत यांत्रिक विशेषताओं का एक परिवार प्राप्त कर सकता है। 10.

इस पद्धति के नुकसान में विद्युत मोटर की यांत्रिक शक्ति और स्विचिंग की सीमाओं के कारण अपेक्षाकृत छोटी नियंत्रण सीमा भी शामिल है। इस नियंत्रण विधि का लाभ इसकी सरलता है। समानांतर उत्तेजना वाली मोटरों के लिए, यह समायोजन रिओस्तात के प्रतिरोध को बदलकर प्राप्त किया जाता है आर आरउत्तेजना सर्किट में.

श्रृंखला उत्तेजना के साथ डीसी मोटर्स के लिए, चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन उचित मूल्य वाले प्रतिरोध के साथ फ़ील्ड वाइंडिंग को शंटिंग करके, या फ़ील्ड वाइंडिंग के एक निश्चित संख्या में घुमावों को शॉर्ट-सर्किट करके प्राप्त किया जाता है।

मोटर आर्मेचर टर्मिनलों पर वोल्टेज को बदलकर रोटेशन की गति को विनियमित करने की विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, खासकर जनरेटर-मोटर सिस्टम पर निर्मित इलेक्ट्रिक ड्राइव में। निरंतर चुंबकीय प्रवाह और आर्मेचर सर्किट प्रतिरोध के साथ, आर्मेचर वोल्टेज को बदलने के परिणामस्वरूप, आवृत्ति विशेषताओं का एक परिवार प्राप्त किया जा सकता है।

इनपुट वोल्टेज में परिवर्तन के साथ, आदर्श निष्क्रिय गति n 0 पहले दी गई अभिव्यक्ति के अनुसार, यह वोल्टेज के आनुपातिक रूप से बदलता है। चूँकि आर्मेचर सर्किट का प्रतिरोध अपरिवर्तित रहता है, यांत्रिक विशेषताओं के परिवार की कठोरता प्राकृतिक यांत्रिक विशेषता की कठोरता से भिन्न नहीं होती है यू=यूनामांकित.

विचाराधीन नियंत्रण विधि का लाभ बिजली हानि में वृद्धि के बिना रोटेशन गति भिन्नता की एक विस्तृत श्रृंखला है। इस पद्धति के नुकसान में यह तथ्य शामिल है कि इसके लिए विनियमित आपूर्ति वोल्टेज के स्रोत की आवश्यकता होती है, और यह होता है वजन, आयाम और स्थापना की लागत में वृद्धि।

प्रयोगशाला कार्य→ संख्या 10

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर का अध्ययन (एक मॉडल पर)।

कार्य का लक्ष्य:इस मोटर के मॉडल का उपयोग करके डीसी इलेक्ट्रिक मोटर के बुनियादी भागों से खुद को परिचित करें।

आठवीं कक्षा के पाठ्यक्रम के लिए यह शायद सबसे आसान काम है। आपको बस मोटर मॉडल को वर्तमान स्रोत से कनेक्ट करना है, देखना है कि यह कैसे काम करता है, और इलेक्ट्रिक मोटर के मुख्य भागों (आर्मेचर, प्रारंभ करनेवाला, ब्रश, सेमी-रिंग्स, वाइंडिंग, शाफ्ट) के नाम याद रखना है।

आपके शिक्षक द्वारा आपको दी गई इलेक्ट्रिक मोटर चित्र में दिखाए गए के समान हो सकती है, या इसका स्वरूप भिन्न हो सकता है, क्योंकि स्कूल इलेक्ट्रिक मोटर के लिए कई विकल्प हैं। यह मौलिक महत्व का नहीं है, क्योंकि शिक्षक संभवतः आपको विस्तार से बताएगा और बताएगा कि मॉडल को कैसे संभालना है।

आइए उन मुख्य कारणों की सूची बनाएं जिनकी वजह से ठीक से कनेक्टेड इलेक्ट्रिक मोटर काम नहीं करती है। ओपन सर्किट, आधे रिंगों के साथ ब्रश के संपर्क की कमी, आर्मेचर वाइंडिंग को नुकसान। यदि पहले दो मामलों में आप इसे स्वयं संभालने में काफी सक्षम हैं, तो यदि वाइंडिंग टूट जाती है, तो आपको एक शिक्षक से संपर्क करने की आवश्यकता है। इंजन चालू करने से पहले, आपको यह सुनिश्चित करना चाहिए कि इसका आर्मेचर स्वतंत्र रूप से घूम सकता है और कुछ भी इसमें हस्तक्षेप नहीं करता है, अन्यथा चालू होने पर, इलेक्ट्रिक मोटर एक विशिष्ट ध्वनि उत्सर्जित करेगा, लेकिन घूमेगा नहीं।