Двигун головного збудження і шунтовий двигун

Трамвай міста Берлін, що приводиться в рух двигуном послідовного збудження

Досі досліджували виключно електродвигуни, що складаються з постійного магніту та електромагніту. Проте існує можливість виконати як ротор, так і статор у вигляді електромагнітів. Це означає, що і ротор, і статор споряджають котушками (обмотками), щоб можна було створити електромагнітне поле.

При цьому далі розрізняють шунтовий двигун (ротор і статор з'єднані паралельно), двигун послідовного збудження (ротор і статор з'єднані послідовно) і двигун головного збудження (особливий різновид двигуна послідовного збудження).

Попередні знання

Учні вже мають розуміти основний принцип роботи електродвигуна постійного струму та синхронного двигуна.

Принцип

Основний принцип двигуна послідовного збудження чи шунтового двигуна такий самий, як і в двигунів постійного струму або синхронних двигунів. Відрізняються вони тим, що і статор, і ротор виконано у вигляді котушки, тобто електромагніту, і тому на них обидва треба подавати струм. У шунтовому двигуні обидві котушки з'єднані паралельно, тоді як у двигуні послідовного збудження статор і ротор з'єднані послідовно.

Навчальна мета

У цьому досліді учні мають ознайомитися з основною будовою та принципом роботи двигуна головного збудження і шунтового двигуна та зрозуміти їх.

Завдання

Учні мають зібрати електродвигун, статор і ротор якого складаються з електромагніту. Для цього вони збирають різні варіанти двигуна:

1. два різні варіанти шунтового двигуна
2. один варіант двигуна послідовного збудження, тобто двигуна головного збудження.

До цього досліду застосовуються загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Трамвай міста Берлін, що приводиться в рух двигуном послідовного збудження

На відміну від електродвигунів із вбудованим постійним магнітом, можна збирати й такі, що мають два електромагніти. Цей різновид електродвигуна існує в різних варіантах. Це, з одного боку, шунтовий двигун, у якому котушки з'єднані паралельно одна до одної, а з іншого - двигун послідовного збудження, у якому котушки з'єднані послідовно. Через різні властивості ці двигуни залежно від сфери застосування використовують для різних цілей. Трамваї, наприклад, часто працюють на двигунах послідовного збудження, бо ті мають великий так званий пусковий момент.

У цьому досліді ти розберешся з принципом роботи так званих шунтових двигунів і двигунів послідовного збудження та дізнаєшся, які переваги мають різні конструкції.

Для цього ти збереш і дослідиш різні варіанти електродвигунів:

1. два різні варіанти шунтового двигуна
2. один варіант двигуна послідовного збудження, тобто двигуна головного збудження.

Схема досліду: шунтовий двигун 1

УВАГА!
Протягом усього досліду стеж за тим, щоб постійна чи змінна напруга не перевищувала і щоб ти завжди використовував як під'єднання лише червоні гнізда котушки.

Дослід 1, шунтовий двигун 1:

• Збери електродвигун так, як показано на рисунку.
• У вихідному положенні ротор має стояти вертикально.
• Подай постійну напругу близько і спостерігай за двигуном.

Схема досліду: шунтовий двигун 1

• Дослід 1: шунтовий двигун 1
• Зміни полярність провідників, що йдуть до котушки в статорі. Знову подай постійну напругу і спостерігай.
• Поміркуй, у якого електромагніту полярність змінюється регулярно.
• Тепер перевір, чи працює двигун також від змінної напруги, під'єднавши його до джерела змінної напруги . Можливо, тобі доведеться підштовхнути ротор, доки він не піде сам. Спостерігай за поведінкою двигуна.

Схема досліду: шунтовий двигун 2

Дослід 2: шунтовий двигун 2

• Збери знову електродвигун, показаний на рисунку (зверни увагу на контакти на колекторі), і досліди його за тим самим порядком дій, що й шунтовий двигун 1. Для цього подай постійну напругу і спостерігай за двигуном.
• Знову зміни полярність провідників і подай ще раз постійну напругу . У якого електромагніту змінюється полярність?
• Перевір, чи може двигун працювати також від змінної напруги.

Схема досліду: двигун послідовного збудження
(двигун головного збудження)

Дослід 3: двигун головного збудження

• І в цьому досліді збери електродвигун, показаний на рисунку, та досліди його за вже відомим порядком дій.
• Подай постійну напругу і спостерігай за двигуном.
• Зміни полярність провідників і подай ще раз постійну напругу . У якого електромагніту змінюється полярність?
• Перевір також і тут, чи може двигун працювати від змінної напруги.

Схема досліду: шунтовий двигун 1

Схема досліду: шунтовий двигун 2

Схема досліду: двигун послідовного збудження

Шунтовий двигун 1

Шунтовий двигун 2

Шунтовий двигун 1

Шунтовий двигун 2

Шунтовий двигун 1

Двигун послідовного збудження

Шунтовий двигун 1

Двигун послідовного збудження