Номер 1, страница 360 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Каково устройство электродвигателя постоянного тока?

Электродвигатель постоянного тока (ЭДПТ) — это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию вращения. Его устройство включает в себя три основные функциональные части: статор (индуктор), ротор (якорь) и щёточно-коллекторный узел.

Статор (индуктор)

Это неподвижная часть двигателя, главная задача которой — создание основного магнитного поля. Статор состоит из корпуса (станины), внутри которого расположены главные полюса. В зависимости от конструкции, магнитное поле может создаваться двумя способами:

1. С помощью постоянных магнитов. Такой способ используется в маломощных двигателях, например, в игрушках, автомобильных стеклоподъёмниках, компьютерных кулерах. Это упрощает конструкцию и повышает КПД.

2. С помощью электромагнитов (обмоток возбуждения). На полюсах статора размещаются катушки, по которым протекает постоянный ток. Этот способ применяется в двигателях средней и большой мощности, так как позволяет получать сильное магнитное поле и управлять его величиной, регулируя тем самым скорость и момент двигателя.

Ротор (якорь)

Это вращающаяся часть двигателя, которая находится внутри магнитного поля статора. Ротор состоит из:

1. Вала — оси, на которой закреплены все элементы ротора и через которую передаётся механическая мощность.

2. Сердечника якоря — цилиндра, собранного из тонких, изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Такая шихтованная конструкция необходима для уменьшения потерь на вихревые токи (токи Фуко), возникающие при вращении в магнитном поле.

3. Обмотки якоря — медных проводов, уложенных в специальные пазы на поверхности сердечника. Именно в витках этой обмотки при протекании тока возникает сила Ампера, которая создает крутящий момент, заставляющий ротор вращаться.

Щёточно-коллекторный узел

Это важнейший узел, который отличает коллекторный двигатель постоянного тока. Он служит для передачи электрической энергии от неподвижного источника питания к вращающейся обмотке якоря и для переключения направления тока в её секциях.

1. Коллектор — цилиндрическое устройство на валу ротора, состоящее из набора изолированных друг от друга медных пластин (ламелей). Концы секций обмотки якоря припаяны к этим пластинам.

2. Щётки — неподвижные контакты, обычно изготовленные из графита или его смеси с медью. Они прижимаются к поверхности вращающегося коллектора с помощью пружин (в щёткодержателях) и обеспечивают скользящий электрический контакт.

Принцип работы узла таков: ток через щётки подается на те ламели коллектора, которые в данный момент с ними контактируют, и далее поступает в соответствующие секции обмотки якоря. При повороте ротора щётки переходят на следующие ламели, благодаря чему направление тока в секциях обмотки, проходящих через определённые положения в магнитном поле, изменяется на противоположное. Это обеспечивает постоянное направление вращающего момента и непрерывное вращение ротора в одну сторону.

Ответ: Электродвигатель постоянного тока состоит из неподвижной части — статора, который создает постоянное магнитное поле (с помощью постоянных магнитов или обмоток возбуждения), и вращающейся части — ротора (якоря) с обмоткой, по которой протекает ток. Взаимодействие магнитного поля статора и тока в обмотке якоря создает вращающий момент. Для подвода тока к вращающейся обмотке якоря и обеспечения непрерывного вращения в одном направлении в коллекторных двигателях используется щёточно-коллекторный узел, состоящий из коллектора на валу ротора и неподвижных щёток.