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.

• Bieguny jednoimienne się odpychają

• Bieguny różnoimienne się przyciągają

W pobliżu przewodnika, przez który płynie prąd też jest pole magnetyczne.

Doświadczenie

Kawałek cienkiego przewodnika przymocuj do listewki pineskami i ukształtuj w sposób przedstawiony na rysunku. Ustaw magnes i przepuść prąd. Zaobserwuj oddziaływanie.

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:

• magnes

• umieszczona pomiędzy biegunami magnesów ramka

• komutator (służy do zmiany kierunku prądu)

• szczotki (doprowadzają prąd do komutatora)

• 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

Jeżeli prawą dłonią uchwycimy przewodnik w taki sposób, aby kciuk wskazywał kierunek (zwrot)płynącego prądu, to zwinięte palce wskażą zwrot linii pola magnetycznego

Przewodnik z prądem będzie odchylał się w górę lub w dół w zależności od podłączenia biegunów (+) (-)

---