P3.5.3 Silniki elektryczne – Leybold

Silniki elektryczne wykorzystują siłę działającą na przewodnik z prądem w polu magnetycznym, aby przekształcić energię elektryczną na energię mechaniczną. Rozróżniamy silniki asynchroniczne, w których wirnik pobiera napięcie AC lub DC poprzez komutator oraz silniki synchroniczne, które nie mają komutatora i których napięcia są zsynchronizowane z częstotliwością podanego napięcia.

Doświadczenie P3.5.3.1 bada podstawowe funkcje silnika elektrycznego z komutatorem. Silnik jest składany za pomocą magnesu trwałego jako stojan i dwubiegunowego wirnika. Polaryzacja prądu wirnika wyznacza kierunek obrotu wirnika. Doświadczenie to mierzy zależność pomiędzy przyłożonym napięciem U i prędkością bez obciążenia f0 jak również przy stałym napięciu prąd I pobierany w funkcji prędkości f zależnej od obciążenia.

Celem doświadczenia P3.5.3.2 jest wykorzystanie trójbiegunowego wirnika.

Wirnik zaczyna się obracać automatycznie jako, że moment pędu (moment obrotowy) działa na wirnik w dowolnym położeniu pola magnetycznego. Aby zarejestrować krzywą momentu M(f), prędkości f wirnika jest rejestrowana w funkcji przeciwmomentu M. W dodatku, wytwarzana moc mechaniczna jest porównywana z pobieraną mocą elektryczną.

Doświadczenie P3.5.3.3 bada tzw. silnik uniwersalny, w którym pola stojana i wirnika są elektrycznie wzbudzane. Cewki stojana i wirnika są połączone szeregowo lub równolegle (“zbocznikowane”) do wspólnego źródła napięcia. Silnik ten może być napędzany napięciem

DC i AC jako, że moment obrotowy działający na wirnik pozostaje niezmienny gdy odwrócona zostaje polaryzacja. Krzywa momentu M(f) jest rejestrowana dla obu obwodów. Doświadczenie pokazuje, że prędkość silnika bocznikowego jest mniej zależna od obciążenia niż prędkość silnika szeregowego.