Vloga in pomen električnega motorja

NAMENI UČENJA

 

Učim se, da bom:

• Razložil/a vlogo in pomen električnega motorja.
• Povezal/a smer vrtenja enosmernega električnega motorja s smerjo električnega toka.
• Ugotovil/a potrebo po zmanjševanju števila vrtljajev električnih motorjev v napravah in v ta namen uporabiti zobniško gonilo.
• Določil/a prestavno razmerje na praktičnih primerih.

• Električni motor (elektromotor) je naprava, ki spreminja električno energijo v mehansko.

• V osnovi jih delimo na izmenične in enosmerne motorje.

• Med enosmernimi motorji ločimo motorje s krtačkami in tiste brez njih.

• Osnovni sestavni deli so elektromagnet, stator, rotor in komutator s krtačkami.

• Enosmerni motorji s krtačkami se najpogosteje uporabljajo pri električnih orodjih, gospodinjskih aparatih, v robotiki in drugih napravah, kjer imamo opravka s spremenljivo hitrostjo.

• Za večjo uporabnost je treba elektromotorje krmiliti. V tem pogledu se lahko osredotočimo na smer vrtenja, hitrost vrtenja ter zagon in zaustavitev.

• Enosmerni električni motor je z dvema žicama priključen na vir napetosti in gred motorja se ves čas vrti v eno smer (slika levo). Če zamenjamo žici na polih baterije, se bo gred motorja vrtela v drugo smer (slika desno).

• Smer vrtenja  je odvisna od polaritete priključkov na bateriji in posledično od smeri električnega toka.

• Z višino napetosti pa lahko do neke mere uravnavamo hitrost vrtenja.

• Reduktor je naprava, ki omogoča spreminjanje števila vrtljajev gnane gredi, pri čemer se hitrost vrtenja gonilne gredi ne spreminja. Če je prestavno razmerje večje od 1, govorimo o zmanjšanju (reduciranju) hitrosti vrtenja. Reduktorje vgrajujemo v naprave, da se lahko hitrost vrtenja prilagodi delovnim pogojem. 

• V določenih primerih pa obstajajo potrebe po zvišanju števila vrtljajev. Takšen mehanizem se imenuje multiplikator. Če je prestavno razmerje manjše od 1, govorimo o povečanju (multipliciranju) hitrosti vrtenja. 

• Število vrtljajev lahko zmanjšamo (povečamo) z zobniki. Za to spremembo zadostujeta že dva zobnika različnih velikosti, z različnim številom zob. Zobnik je vrteči se strojni element z zobmi.

Prestavno razmerje

Je določeno kot razmerje med hitrostjo vrtenja pogonske (gonilne) gredi (zobnika) in gnane gredi (zobnika).

Razmerje lahko izračunamo iz podatkov, ki jih dobimo:
• s štetjem zob posameznega zobnika (z1, z2),
• z merjenjem obsega (o1, o2) ali
• s štetjem vrtljajev (n1, n2).

 

Prestavno razmerje izračunamo po obrazcu:
i = z2/z1 ali i = n1/n2 ,

kjer pomeni:
• z1število zob pogonskega zobnika,
• z2število zob gnanega zobnika,
• n1število vrtljajev pogonske gredi in
• n2število vrtljajev gnane gredi. 

S pomočjo interaktivne animacije na spletni strani http://geargenerator.com lahko ugotavljaš in izračunaš prestavna razmerja.

ZDAJ VEM

• Elektromotor je naprava, ki električno energijo pretvarja v mehansko delo (vrtenje).

• Smer vrtenja enosmernega električnega motorja lahko krmilimo z zamenjavo žic na polih baterije.

• Pri določenih napravah ali strojih se pojavi potreba po spremembi števila vrtljajev. To lahko rešimo z zobniškim gonilom oz. parom različno velikih zobnikov.

• Prestavno razmerje je določeno kot razmerje med hitrostjo vrtenja

Se spomniš?
• Naštej naprave in pripomočke z elektromotorjem, ki jih imate doma (ali v šolski delavnici).

Razumeš?
• Izračunaj prestavno razmerje, če ima zobnik na pogonski gredi 75 zob, zobnik na gnani gredi pa 25

Izziv
• Izdelaj preprost elektromotor z materialom, ki ga lahko najdeš v domači delavnici. Navodila poišči na spletu.
• S pomočjo spletne aplikacije (npr. Gear Generator) sestavi zobniško gonilo, s katerim bi ohranil smer vrtenja, a za štirikrat zmanjšal hitrost vrtenja.

Vloga in pomen električnega motorja

Vloga in pomen električnega motorja

Prikaz delovanja elektromotorja in generatorja: https://www.youtube.com/watch?v=d_aTC0iKO68

Enosmerni motorji brez krtačk se najpogosteje uporabljajo v računalnikih in v modelarstvu.

Preprosta izdelava elektromotorja: https://www.youtube.com/watch?v=2XsQQrUxLKs

Invertni motor

Za večjo uporabnost je treba elektromotorje krmiliti. V tem pogledu se lahko osredotočimo na smer vrtenja, hitrost vrtenja ter zagon in zaustavitev.

Vozila na hibridni pogon

Enosmerni električni motor je z dvema žicama priključen na vir napetosti in gred motorja se ves čas vrti v eno smer (slika levo). Če zamenjamo žici na polih baterije, se bo gred motorja vrtela v drugo smer (slika desno). Smer vrtenja ni odvisna od višine napetosti, ampak le od polaritete priključkov na bateriji in posledično od smeri električnega toka. Z višino napetosti pa lahko do neke mere uravnavamo hitrost vrtenja.

V določenih primerih pa obstajajo potrebe po zvišanju števila vrtljajev. Takšen mehanizem se imenuje multiplikator. Če je prestavno razmerje manjše od 1, govorimo o povečanju (multipliciranju) hitrosti vrtenja. 

Število vrtljajev lahko zmanjšamo (povečamo) z zobniki. Za to spremembo zadostujeta že dva zobnika različnih velikosti, z različnim številom zob. Zobnik je vrteči se strojni element z zobmi.

Piezoelektrični motorji

Prestavno razmerje je določeno kot razmerje med hitrostjo vrtenja pogonske (gonilne) gredi (zobnika) in gnane gredi (zobnika). Razmerje lahko izračunamo iz podatkov, ki jih dobimo:

  • s štetjem zob posameznega zobnika (z1, z2),
  • z merjenjem obsega (o1, o2) ali
  • s štetjem vrtljajev (n1, n2).

S pomočjo interaktivne animacije na spletni strani http://geargenerator.com lahko ugotavljaš in izračunaš prestavna razmerja.

Prestavno razmerje izračunamo po obrazcu: 

i = z2/z1 ali i = n1/n2 ,

kjer pomeni:

  • z1 število zob pogonskega zobnika,
  • z2 število zob gnanega zobnika,
  • n1 število vrtljajev pogonske gredi in
  • n2 število vrtljajev gnane gredi. 

Primer ugotavljanja prestavnega razmerja:
Na spodnji sliki je prikazano zobniško gonilo. Modro obarvani zobnik je na pogonski
gredi, sivo obarvani zobnik na gnani gredi. Ugotovimo prestavno razmerje
zobniškega para.

Diferencial