XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ КОЛЛЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Проект является практико-ориентированным.
Главная цель проекта –изучить коллекторный электродвигатель и создать его модель.
Обоснование цели:
Электродвигатели используются во многих сферах жизни человека: транспорте, бытовых устройствах, инструментах и сооружениях.
Рабочая модель может послужить в практических целях и дальнейших работах.
Для достижения цели проекта необходимо решить следующие задачи:
Ознакомиться с понятием коллекторного электродвигателя
Познакомиться с историей развития коллекторных электродвигателей
Изучить принцип работы и строение коллекторного электродвигателя
Изготовить рабочую модель коллекторного электродвигателя
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Основные сведения о коллекторном электродвигателе
Электрический двигатель — электрическая машина, в которой электрическая энергия, преобразуется в механическую. Коллекторный электродвигатель – одна из разновидностей электродвигателя, отличается наличием коллекторного узла, вместо чипа в бесколлекторном.
История развития коллекторных электродвигателей:
Коллекторные двигатели появились благодаря опытам Майкла Фарадея, который в 1831 открыл явление электромагнитной индукции.
На основе принципа притяжения и отталкивания между магнитами Борис Якоби в 1834 изобрёл двигатель с вращающимся валом. Первый коллекторный электродвигатель пригодный для практического использования.
13 сентября 1838 года первая электрическая лодка длиной 28 футов прошла за 7 часов расстояние в 7,5 км и обратно по Неве со средней скоростью 2,5 км/ч. В 1839 Якоби смог увеличить скорость судна в 1,5 раза.
Дальнейшее применение электродвигатели нашли в 70-х годах XIX в. благодаря появлению генераторов.
В дальнейшем конструкция электродвигателей продолжала совершенствоваться, были сконструированы электродвигатели в широком диапазоне мощностей - от Вт до МВт.……
…………………
4;44
Принцип работы и строение коллекторного электродвигателя:
Коллекторный электродвигатель состоит из 3 основных элементов:.
Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин. Ротор тесно связан со статором. Часто встречается в виде барабанов, дисков, колёс.
Статор — неподвижная часть машины, взаимодействующая с подвижной частью — ротором.
коллекторный узел — узел электрической машины, обеспечивающий электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части машины.
Ротор состоит из медных катушек , намотанных на сердечник. Эти катушки образуют электромагниты, которые поочерёдно включаются и выключаются, притягиваясь к постоянным магнитам, из которых состоит статор. Так создаётся крутящий момент.
В работы коллекторного электродвигателя самым сложным является принцип поочерёдного включения и выключения катушек, для этого необходим коллекторный узел.
Обмотки с катушек присоединены к медным пластинам, расположенным на роторе.
По этим пластинам скользят щётки, по которым подаётся ток. В зависимости от положения ротора щётки прикасаются к определённым пластинам и электричество подаётся в нужную медную обмотку.
2.2 Создание модели коллекторного электродвигателя
Материалы:
доска, 42 м провода, металлическая пластина, источник питания, эпоксидная смола, супер клей и 13 шурупов, 2 постоянных магнита, 2 отрезка проволоки длиной 125 мм каждый, 2 медные пружинящие пластинки, 4 зажима.
Инструменты:
Напильник, отвёртка, шуруповёрт, шлифовальный станок, канцелярский нож.
Ход работы:
Из доски вырезать детали и отшлифовать их (см. прилож. 1)
Очистить провод и поделить на 4 равные части.
Соединить вал и ротор при помощи эпоксидной смолы, намотать провода на ротор.
Просверлить в коллекторе 8 отверстий на одинаковом расстоянии друг от друга.
Разделить металлическую пластину на 8 одинаковых отрезков и просверлить в каждом отверстие (см. прилож. 2).
Приклеить металлические пластинки к коллектору при помощи супер клея так, чтобы отверстия в пластинках совпадали с отверстиями в роторе и пластинки не касались друг друга.
Вкрутить 8 шурупов в каждое отверстие в коллекторе так, чтобы коллектор закрепился на вале и концы проводов с ротора были закреплены на шурупах и касались металлических пластинок.
Продеть вал в подшипники так, чтобы между коллектором и подшипником и ротором и другим подшипником оставалось небольшое пространство.
При помощи шурупа закрепить к валу заглушку так, чтобы коллектор был с одной стороны подшипника, а заглушка с противоположной стороны.
2 отрезка проволоки изогнуть на концах и закрепить на подшипниках так, чтобы они находились над ротором и были параллельны друг другу.
При помощи 4 шурупов прикрепить подшипники к подставке так, чтобы они были параллельны друг другу.
Разместить один из магнитов на проволоке, а другой под ротором, разными полюсами друг к другу.
Поделить 2 м провода на 2 части, их концы соединить с зажимами и подключить к источнику питания с одной стороны и к 2 медными пластинам с другой.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Работа посвящена коллекторному электродвигателю. Была поставлена цель работы, которая заключается в ознакомлении с коллекторным электродвигателем и создании модели, путём решения следующих задач:
Я ознакомился с устройством коллекторного электродвигателя
Я познакомился с историей развития коллекторного электродвигателя
Изучил принцип работы и строение коллекторного электродвигателя
Изготовил рабочую модель коллекторного электродвигателя
Все задачи были решены, главная цель достигнута.
Вывод:
Коллекторный электродвигатель – разновидность электродвигателя, отличающаяся наличием коллекторного узла.
Впервые изготовлен Борисом Якоби в 1834.
Состоит из ротора, статора и коллекторного узла и движется за счёт поочерёдного включения и выключения катушек ротора.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Чертёж двигателя
Коллектор и металлические пластины
Фотография модели без магнитов
Фотография модели с магнитами
https://youtu.be/uCaSHwm0g90 видео работы коллекторного электродвигателя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Коллекторный электродвигатель — Википедия (wikipedia.org)
2.Якоби, Борис Семёнович — Википедия (wikipedia.org)
3.Электрический двигатель — Википедия (wikipedia.org)