3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что заставляет вращаться двигатель

Принцип работы электродвигателей

Принцип работы электродвигателей. Основные понятия.

Магнетизм

Наиболее характерное магнитное явление — притяжение магнитом кусков железа — известно со времен глубокой древности. Ещё одной очень важной особенностью магнитов является наличие у них полюсов: северного (отрицательного) и южного (положительного). Противоположные полюса притягиваются, а одинаковые — отталкиваются друг от друга.

Магнитное поле

Магнитное поле можно условно изобразить линиями в виде магнитного потока, движущегося от северного полюса к южному. В некоторых случаях определить, где северный, а где южный полюс, достаточно сложно.

Электромагнетизм

Вокруг проводника, при пропускании по нему электрического тока, создаётся магнитное поле. Это явление называется электромагнетизмом. Физические законы одинаковы для магнетизма и электромагнетизма.

Магнитное поле вокруг проводников можно усилить, если намотать их на катушку со стальным сердечником. Когда проводник намотан на катушку, все линии магнитного потока, образуемого каждым витком, сливаются и создают единое магнитное поле вокруг катушки.

Чем больше витков на катушке, тем сильнее магнитное поле. Это поле имеет такие же характеристики, что и естественное магнитное поле, а, следовательно, у него тоже есть северный и южный полюса.

Вращение вала электродвигателя обусловлено действием магнитного поля. Основные части электродвигателя: статор и ротор.

Ротор:

Подвижная часть электродвигателя, которая вращается с валом электродвигателя, двигаясь вместе с магнитным полем статора.

Статор:

Неподвижный компонент электродвигателя. Он включает в себя несколько обмоток, полярность которых меняется при прохождении через них переменного тока (AC). Таким образом, создаётся комбинированное магнитное поле статора.

Вращение под действием магнитного поля

Преимуществом магнитных полей, которые создаются токопроводящими катушками, является возможность менять местами полюса магнита посредством изменения направления тока. Именно эта возможность смены полюсов и используется для преобразования электрической энергии в механическую.

Одинаковые полюса магнитов отталкиваются друг от друга, противоположные полюса — притягиваются. Можно сказать, что это свойство используется для создания непрерывного движения ротора с помощью постоянной смены полярности статора. Ротором здесь, является магнит, который может вращаться.

Чередование полюсов с помощью переменного тока

Чередование полюсов с помощью переменного тока

Полярность постоянно меняется с помощью переменного тока (AC). Далее мы увидим, как ротор заменяется магнитом, который вращается под действием индукции. Здесь важную роль играет переменный ток, поэтому будет полезно привести здесь краткую информацию о нём:

Переменный ток — AC

Под переменным током понимается электрический ток, периодически изменяющий свое направление в цепи так, что среднее значение силы тока за период равно нулю. Вращающееся магнитное поле можно создать с помощью трёхфазного питания. Это означает, что статор подсоединяется к источнику переменного тока с тремя фазами. Полный цикл определяется как цикл в 360 градусов. Это значит, что каждая фаза расположена по отношению к другой под углом в 120 градусов. Фазы изображаются в виде синусоидальных кривых, как представлено на рисунке.

Трёхфазный переменный ток

Трёхфазное питание — это непрерывный ряд перекрывающихся напряжений переменного тока (AC).

Смена полюсов

На следующих страницах объясняется, как взаимодействуют ротор и статор, заставляя электродвигатель вращаться.

Для наглядности мы заменили ротор вращающимся магнитом, а статор — катушками. В правой части страницы приведено изображение двухполюсного трёхфазного электродвигателя. Фазы соединены парами: 1-й фазе соответствуют катушки A1 и A2, 2-й фазе — B1 и B2 , а 3-й соответствуют C1 и C2. При подаче тока на катушки статора одна из них становится северным полюсом, другая — южным. Таким образом, если A1 — северный полюс, то A2 — южный.

Питание в сети переменного тока

Обмотки фаз A, B и C расположены по отношению друг к другу под углом в 120 градусов.

Количество полюсов электродвигателя определяется количеством пересечений поля обмотки полем ротора. В данном случае каждая обмотка пересекается дважды, что означает, что перед нами двухполюсный статор. Таким образом, если бы каждая обмотка появлялась четыре раза, это был бы четырехполюсный статор и т.д.

Когда на обмотки фаз подаётся электрический ток, вал электродвигателя начинает вращаться со скоростью, обусловленной числом полюсов (чем меньше полюсов, тем ниже скорость)

Вращение ротора

Ниже рассказывается о физическом принципе работы электродвигателя (как ротор вращается внутри статора). Для наглядности, заменим ротор магнитом. Все изменения в магнитном поле происходят очень быстро, поэтому нам необходимо разбить весь процесс на этапы. При прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора в нем создается магнитное поле, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля.

Начав вращение, магнит будет следовать за меняющимся магнитным полем статора. Поле статора меняется таким образом, чтобы поддерживалось вращение в одном направлении.

Индукция

Ранее мы установили, как обыкновенный магнит вращается в статоре. В электродвигателях переменного тока AC установлены роторы, а не магниты. Наша модель очень схожа с настоящим ротором, за исключением того, что под действием магнитного поля ротор поляризуется. Это вызвано магнитной индукцией, благодаря которой в проводниках ротора наводится электрический ток.

Индукция

В основном ротор работает так же, как магнит. Когда электродвигатель включен, ток проходит по обмотке статора и создаёт электромагнитное поле, которое вращается в направлении, перпендикулярном обмоткам ротора. Таким образом, в обмотках ротора индуцируется ток, который затем создаёт вокруг ротора электромагнитное поле и поляризацию ротора.

В предыдущем разделе, чтобы было проще объяснить принцип действия ротора, заменив его для наглядности магнитом. Теперь заменим магнитом статор. Индукция — это явление, которое наблюдается при перемещении проводника в магнитном поле. Относительное движение проводника в магнитном поле приводит к появлению в проводнике так называемого индуцированного электрического тока. Этот индуцированный ток создаёт магнитное поле вокруг каждой обмотки проводника ротора. Так как трёхфазное AC питание заставляет магнитное поле статора вращаться, индуцированное магнитное поле ротора будет следовать за этим вращением. Таким образом вал электродвигателя будет вращаться. Электродвигатели переменного тока часто называют индукционными электродвигателями переменного тока, или ИЭ (индукционными электродвигателями).

Принцип действия электродвигателей

Индукционные электродвигатели состоят из ротора и статора.

Токи в обмотках статора создаются фазовым напряжением, которое приводит в движение индукционный электродвигатель. Эти токи создают вращающееся магнитное поле, которое также называется полем статора. Вращающееся магнитное поле статора определяется токами в обмотках и количеством фазных обмоток.

Вращающееся магнитное поле формирует магнитный поток. Вращающееся магнитное поле пропорционально электрическому напряжению, а магнитный поток пропорционален электрическому току.

Вращающееся магнитное поле статора движется быстрее ротора, что способствует индукции токов в обмотках проводников роторов, в результате чего образуется магнитное поле ротора. Магнитные поля статора и ротора формируют свои потоки, эти потоки будут притягиваться друг к другу и создавать вращающий момент, который заставляет ротор вращаться. Принципы действия индукционного электродвигателя представлены на иллюстрациях справа.

Таким образом, ротор и статор являются наиболее важными составляющими индукционного электродвигателя переменного тока. Они проектируются с помощью САПР (системы автоматизированного проектирования). Далее мы подробнее поговорим о конструкции ротора и статора.

Статор элетродвигателя

Статор — это неподвижный электрический компонент электродвигателя. Он включает в себя несколько обмоток, полярность которых всё время меняется при прохождении через них переменного тока (AC). Таким образом, создаётся комбинированное магнитное поле статора.

Все статоры устанавливаются в раму или корпус. Корпус статора электродвигателей Grundfos для электродвигателей мощностью до 22 кВт чаще всего изготавливается из алюминия, а для электродвигателей с большей мощностью — из чугуна. Сам статор устанавливается в кожухе статора. Он состоит из тонких пластин электротехнической стали, обмотанных изолированным проводом. Сердечник состоит из сотен таких пластин. При подаче питания переменный ток проходит по обмоткам, создавая электромагнитное поле, перпендикулярное проводникам ротора. Переменный ток (AC) вызывает вращение магнитного поля.

Читать еще:  Z16xer схема управления двигателем

Изоляция статора должна соответствовать требованиям IEC 62114, где приведены различные классы защиты (по уровням температуры) и изменения температуры (AT). Электродвигатели Grundfos имеют класс защиты F, а при увеличении температуры — класс B. Grundfos производит 2-полюсные электродвигатели мощностью до 11 кВт и 4-полюсные электродвигатели мощностью до 5,5 кВт. Более мощные электродвигатели Grundfos закупает у других компаний, уровень качества продукции которых соответствует принятым в Grundfos стандартам. Для насосов, в основном, используются статоры с двумя, четырьмя и шестью полюсами, так как частота вращения вала электродвигателя определяет давление и расход насоса. Можно изготовить статор для работы с различными напряжениями, частотами и мощностями на выходе, а также для переменного количества полюсов.

Ротор элетродвигателя

В электродвигателях используются так называемые «беличьи колеса» (короткозамкнутые роторы), конструкция которых напоминает барабаны для белок.

При вращении статора магнитное поле движется перпендикулярно обмоткам проводников ротора; появляется ток. Этот ток циркулирует по обмоткам проводников и создаёт магнитные поля вокруг каждого проводника ротора. Так как магнитное поле в статоре постоянно меняется, меняется и поле в роторе. Это взаимодействие и вызывает движение ротора. Как и статор, ротор изготовлен из пластин электротехнической стали. Но, в отличие от статора, с обмотками из медной проволоки, обмотки ротора выполнены из литого алюминия или силумина, которые выполняют роль проводников.

Асинхронные электродвигатели

В предыдущих разделах мы разобрали, почему электродвигатели переменного тока называют также индукционными электродвигателями, или электродвигателями типа «беличье колесо». Далее объясним, почему их ещё называют асинхронными электродвигателями. В данном случае во внимание принимается соотношение между количеством полюсов и числом оборотов, сделанных ротором электродвигателя.

Частоту вращения магнитного поля принято считать синхронной частотой вращения (Ns). Синхронную частоту вращения можно рассчитать следующим образом: частота сети (F), умноженная на 120 и разделенная на число полюсов (P).

Если, например, частота сети 50 Гц, то синхронная частота вращения для 2-полюсного электродвигателя равна 3000 мин-1.

Синхронная частота вращения уменьшается с увеличением числа полюсов. В таблице, приведенной ниже, показана синхронная частота вращения для различного количества полюсов.

Число полюсов

Синхронная частота вращения 50 Гц

Синхронная частота вращения 60 Гц

Что заставляет вращаться двигатель

Любой намагниченный предмет, помещенный в центр круга, будет пытаться вращаться с той же угловой частотой, что и магнитное поле. Синхронный двигатель переменного тока использует этот принцип, когда его намагниченный ротор движется с точно той же скоростью, что и магнитное поле.

В любом электропроводящем предмете (проводнике), помещенном в центр круга, будет возникать индукция при изменении направления магнитного поля вокруг этого проводника. Поле будет индуцировать электрические токи внутри проводника, которые, в свою очередь, будут действовать против вращающегося магнитного поля таким образом, что предмет будет «гнаться» за полем, всегда чуть отставая. Индукционный двигатель переменного тока работает по этому принципу, когда его ненамагниченный (но электропроводящий) ротор вращается со скоростью немного меньшей, чем синхронная скорость* вращающегося магнитного поля.
*Разность этих скоростей называется скоростью скольжения, в русскоязычной литературе применяется термин скольжение, определяющий относительную разность.

Скорость вращения магнитного поля прямо пропорциональна частоте источника переменного тока и обратно пропорциональна числу полюсов в статоре:

S – синхронная скорость вращающегося магнитного поля в оборотах в минуту
f – частота в герцах
n – число полюсов статора на одно фазу (простейший возможный индукционный двигатель имеет два полюса)

Отношение между синхронной скоростью, частотой и числом полюсов можно понять по аналогии с «бегущими огоньками»: скорость каждого огонька в гирлянде – это функция частоты мигания и числа лампочек на единицу длины. Если число лампочек удвоить, расположив дополнительные лампочки между имеющимися (так чтобы длина гирлянды не изменилась), видимая скорость сократится вдвое: с сокращением расстояния между парами лампочек потребуется больше циклов («миганий») чтобы «пробежать» гирлянду первоначальной длины. Таким же образом, статор с бОльшим числом полюсов на его окружности требует бОльшего числа циклов от источника питания для совершения магнитным полем полного оборота.

Синхронный двигатель переменного тока вращается с точно такой же скоростью, что и магнитное поле: пример из практики – четырехполюсный синхронный двигатель, вращающийся с 1800 оборотами в минуту с приложенным питанием частотой 60 Гц. Индукционный двигатель будет вращаться немного медленней магнитного поля: например, индукционный двигатель вращающийся с 1720 об/мин при питающей частоте 60 Гц (т.е. 80 об/мин – скорость скольжения). Индукционные двигатели проще в производстве и обслуживании, что делает их наиболее популярными из двух типов двигателей, применяемых в промышленности.

В случае когда при производстве статора двигателя число обмоток фиксировано*, частоту источника питания мы можем изменять при помощи электронной схемы. Высокомощная схема, разработанная для изменения частоты питания двигателей переменного тока называется частотным преобразователем (ЧП), а вместе с самим двигателем — частотно-регулируемым приводом (ЧРП).
* существуют многоскоростные двигатели с выбираемым числом полюсов. Например, двигатель с дополнительным числом обмоток статора, который подключается по 4-полюсной схеме для высокой скорости, и по 8-полюсной для низкой. Если нормально нагруженный двигатель имеет на «высокой скорости» 1740 об/мин, то на «низкой» в два раза меньше – 870 об/мин. При фиксированной частоте питания этот двигатель будет иметь только две возможные скорости

Частотно-регулируемые приводы крайне полезны, они позволяют обычному двигателю с фиксированным числом полюсов обеспечивать необходимую мощность в широком диапазоне скоростей. К достоинствам ЧРП следует отнести уменьшение электропотребления (двигатель вращается так быстро как это требуется, а не на полную), уменьшение вибрации (меньше скорость=меньше вибрация, хотя существуют и резонансные явления), возможность плавного разгона и торможения для сокращения износа механических составляющих в результате ускоряющих сил.

Другой чертой, присущей большинству частотно-регулируемых приводов является возможность активного торможения нагрузки — это когда ЧРП заставляет двигатель прикладывать отрицательный момент к нагрузке для её замедления. Некоторые частотные преобразователи для энергосбережения позволяют рекуперировать кинетическую энергию в течение процесса торможения.

Преобразователи частоты содержат электронные компоненты преобразующие входное переменное питание с постоянной частотой в выходное с переменной частотой (и напряжением). В преобразователе обычно имеется три различных блока. Выпрямитель использует диоды для преобразования переменного напряжения в постоянное. Фильтр сглаживает выпрямленное напряжение, т.к. оно имеет пульсации. И наконец, инвертор преобразует отфильтрованное постоянное напряжение обратно в переменное, только на этот раз с уровнями напряжения и частоты необходимыми для желаемой скорости вращения двигателя.

Упрощенная схема для частотного преобразователя показана ниже, выпрямитель слева (преобразует переменное напряжение в постоянное), фильтрующий конденсатор сглаживает выпрямленное напряжение, и транзисторный мост превращает постоянное напряжение в переменное с необходимой частотой*. Схема управления транзисторами опущена для упрощения:

*Обратите внимание на обратно-включенные диоды между стоком и истоком каждого из транзисторов. Эти диоды служат для защиты транзисторов от обратного напряжения, но они также позволяют двигателю «возвращать» энергию назад в шину постоянного тока (действуя как генератор) когда скорость вращения двигателя превышает скорость вращения магнитного поля, что может происходить когда привод дает двигателю команду на останов. При добавлении некоторых компонентов это приводит к некоторым интересным возможностям, таким как регенеративное торможение.

Как и в приводах двигателей постоянного тока, силовые транзисторы в частотных преобразователях быстро включаются и отключаются с меняющейся скважностью. Однако в отличии от приводов постоянного тока, переключения силовых транзисторов в преобразователях частоты должны быть очень быстрыми чтобы синтезировать синусоиду переменного тока из постоянного, получаемого с шины после выпрямителя. В электронных схемах приводов постоянного тока скважность ШИМ определяет текущую мощность двигателя, и поэтому она остаётся постоянной пока от двигателя требуется постоянная мощность. Но с частотными преобразователями дела обстоят иначе: коэффициент заполнения (величина, обратная к скважности) должен изменяться от нуля до максимума и обратно до нуля, генерируя таким образом ток синусоидальной формы для работы двигателя.

Читать еще:  Число оборотов трехфазных двигателей

Соответствие между генерируемым быстроменяющимся ШИМ-сигналом и синусоидой показано на рисунке:

Частотно-регулируемые приводы двигателей переменного тока не требуют обратной связи по скорости, которая необходима приводам для регулирования скорости двигателей постоянного тока. Причина этого очень проста: управляемой переменной в приводах переменного тока является частота питания двигателя, а вращаемые магнитным полем двигатели по своей природе являются частотно-управляемыми машинами.

Например, четырехполюсный индукционный двигатель, питаемый частотой 60 Гц, имеет номинальную скорость 1728 об/мин (при условии 4% скольжения). Если ЧРП выдает на двигатель переменный ток частотой 30 Гц, то скорость этого двигателя будет приблизительно равна половине номинального значения или 864 об/мин. Двигателю переменного тока действительно не требуется обратная связь от датчика скорости, потому что реальная скорость двигателя всегда будет ограничена выходной частотой привода. Управление частотой – это управление скоростью двигателя для синхронных и индукционных двигателей переменного тока, поэтому обратная связь от тахогенератора не является необходимой для того, чтобы приблизительно* «узнать» как быстро крутится двигатель. Отсутствие необходимости обратной связи по скорости для приводов переменного тока устраняет потенциальную угрозу безопасности, общую для всех приводов постоянного тока: вероятность «выбега» в случае потери приводом сигнала обратной связи от датчика скорости, при котором на двигатель подается полная мощность.

Как и с приводами постоянного тока, цепи ЧРП являются источниками мощного электрического шума. Прямоугольные импульсы, создаваемые быстрыми переключениями силовых полупроводниковых устройств, эквивалентны бесконечным рядам высокочастотных синусоидальных волн (эту эквивалентность, известную как ряды Фурье, математически доказал Жан Батист Жозеф Фурье (1768-1830)), некоторые из которых могут иметь достаточно высокую частоту для самостоятельного распространения в пространстве в виде электромагнитных волн. Эти электромагнитные помехи могут быть довольно интенсивными в случае высокомощных цепей промышленных приводов. По этой причине настоятельно не рекомендуется прокладывать любые силовые моторные кабели или кабели, питающие переменным током схемы приводов, рядом с сигнальными или управляющими проводами, т.к. создаваемый шум будет нарушать работу любых систем, использующих эти низкоуровневые сигналы.

Электромагнитный шум от силовых кабелей переменного тока может быть уменьшен пропусканием переменного тока через цепи низкочастотных фильтров, называемых сетевыми дросселями, расположенных вблизи привода. Эти сетевые дроссели, содержащие катушки индуктивности с ферромагнитными сердечниками, соединенные последовательно с приводом, блокируют высокочастотный шум, не давая ему вернуться назад к источнику переменного тока, где он может оказать влияние на другое электронное оборудование. Меньшее, что может быть сделано с электромагнитным шумом между приводом и двигателем — это экранирование кабелей хорошо заземленным кабелепроводом.

Асинхронные и синхронные двигатели

Вот это совершенно неожиданный поворот, для нашего блога. Но пора писать не только про розетки, светильники и другие электротехнические изделия. Пора поговорить о том, без чего наша жизнь не возможна, но это тоже имеет огромное отношение к электрике. Я бы даже сказал, что такие двигатели это очень большие подмастерья нашей жизни. Посудите сами, они используются настолько широко, что голова идет кругом. Вы можете встретить их почти в любой сфере жизни — от газонокосилок и лифтов, до гидроэнергетики. Сегодня я предлагаю начать разговор про асинхронные и синхронные двигатели. Плюс, нам с вами нужно разобраться в том, что такое магнитные поля, что такое статор и ротор, и еще много чего интересного.

На картинке выше изображено электромагнитное поле. Это фундаментальное физическое поле, на котором основана масса физических процессов, включая движущую силу синхронных и асинхронных двигателей. Оно взаимодействует с электрически заряженными частицами, а так же с телами имеющими собственные магнитные поля. Такое поле представляет собой смесь электрического и магнитного полей, которые являются одной сущностью, но в то же время могут порождать друг друга. Изучение физических свойств электромагнитного поля, это удел электродинамики. Нам с вами сейчас нужно знать лишь то, что это поток фотонов, который двигается в определенных пределах. И именно это поле, в конечном итоге заставляет крутиться двигатель.

Асинхронная машина — это двигатель, частота вращения ротора которого, медленнее нежели движение электромагнитного поля создаваемого статором. Это двигатель берет питание от электричества, и может быть как двигателем как и генератором. Но о режимах работы такой машины мы поговори позже, а пока перейдем к конструктиву. Асинхронная машина имеет в своей конструкции две основные части — статор и ротор. Статор — как правило неподвижная, внешняя часть двигателя. Ротор — внутренняя часть машины, которая вращается. Между статором и ротором всегда должен быть воздушный зазор, поэтому в двигателе есть много вспомогательных деталей. С помощью этих деталей обеспечивается возможность кручения ротора, жесткость конструкции, и так далее. Так как двигатели имеют либо одну, либо три фазы, обмотки статора, всегда соответствуют их числу. Очень редко асинхронные двигатели имеют многофазную обмотку, иногда число фаз доходит до десяти. Но такие двигатели имеют невероятно низкий коэффициент полезного действия, их используют только в тех местах, где нужны двигатели с легко управляемой, низкой частотой вращения. Число оборотов однофазной асинхронной машины может доходить до 3000 оборотов, трехфазной до 1000. Обмотка статора асинхронного двигателя, согласно количеству фаз, равномерно намотана на него. Так же статор имеет магнитопровод, который чаще всего собирается из очень тонких пластин, который сделаны из электрической стали. Магнитопровод по такому же принципу делается и в роторе, он максимально снижает потери электричества. Теперь о роторах, они бывают двух основных типов — фазный и короткозамкнутый. Разница непосредственно в обмотке ротора. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выведенную на контактные кольца. Такой метод обмотки позволяет плавно регулировать скорость вращения. При короткозамкнутом методе обмотки, она выполняется из алюминиевых, медных или латунных стержней. Такой метод является более грубым в управлении.

Теперь о том, зачем же нужно было говорить про магнитное поле. Постараюсь рассказать то, что происходит в асинхронном двигателе в момент его работы. На обмотку статора подается напряжение. Это напряжение, как мы помним из статьи про трансформаторы,создает ток в обмотках ротора, и возникают два магнитных поля. Из-за того, что статор держится статичным начинает вращаться ротор, и вот двигатель работает. Стоит отметить, что для лучшего, направленного вращения, обмотки сдвинуты относительно друг друга на 120 ᵒ . Мы с вами говорили, про то, что у асинхронной машины есть два режима работы — двигательный и генераторный. С двигателем все понятно, в этот момент просто вращается ротор, выполняя далее ту или иную работу. Двигателем машина считается, если скорость вращения ротора меньше скорости вращения электромагнитного поля. Если же благодаря помощи из вне разогнать ротор быстрее скорости вращения электромагнитного поля, то такая машина начнет генерировать энергию. Вот так работают асинхронные машины.

Сегодня мы с вами обсудили очень сложную тему простыми словами. Что мы имеем в итоге? Асинхронная машина— повсеместно используемый электрический двигатель, работающий за счет создания внутри электромагнитного поля. Теперь, конда вы будете на даче, косить газон с помощью электрического триммера, вы будете знать, что происходит в момент ее включения в ее двигателе. Но тогда возникает логичный вопрос: Если коса заведена, и ротор вращается, почему пока не нажмешь на кнопку, леска не начнет крутиться? Потому, что когда вы нажимаете на кнопку, происходит сцепление ротора двигателя и вала, который вращает леску. Так что кнопка — своего рода сцепление.

Читать еще:  Двигатель ej20 сколько заливать масла

Технология. 2 класс

Конспект урока

Технология. 2 класс

Урок № 10 «Что заставляет вращаться винт-пропеллер? Можно ли соединить детали без соединительных материалов?»

  1. Какую работу выполняет пропеллер?
  2. Что заставляет его вращаться?
  3. Можно ли соединить детали без соединительных материалов?
  4. Что такое «щелевой замок»?

Ключевые слова: Пропеллер, модель, щелевой замок

Основная и дополнительная литература по теме урока: Е.А. Лутцева, Т.П. Зуева. Технология 2 класс. Учебник для общеобразовательных организаций – 5-е издание – 2017. М.: «Просвещение» — С. 82-89

Открытые электронные ресурсы по теме урока: Сайт центра технологического образования АО Издательство «Просвещение» (http://technology.prosv.ru)

Теоретический материал для самостоятельного изучения:

Рассмотрите рисунки. Знаете ли вы эти технически устройства? Что у них общего?

Это вертолёт, самолёт и мельница. У всех трёх есть пропеллер. Что же такое пропеллер?

Пропеллер является частью механизма, это устройство в виде нескольких закрепленных на вращающейся оси лопастей для приведения в движение самолетов, судов и других технических средств.

В мельнице он служит для помола муки, в самолёте и вертолёте – для их движения в воздухе.

Пропеллер также называют воздушным винтом.

Лопасти вращает ветер.

В давние времена ветер раскручивал лопасти только на ветряных мельницах. Позже инженер-конструктор соединил пропеллер с двигателем. Пропеллер помогает в различных механизмах охлаждать двигатель, предохраняя его от перегрева, помогает движению машины.

Рассмотрите модель пропеллера в сборе и конструкцию его основных частей.

Сколько основных деталей в конструкции? Две

Сколько частей в детали винта пропеллера? Три

Каким способом соединены детали винта-пропеллера? Плетением.

При сборке пропеллера туже затягивайте детали лопастей.

Рассмотрите технологическую карту изготовления пропеллера. Самостоятельно подготовьте материалы и инструменты. Изготовьте изделие.

Посмотрите, как летают птицы, бабочки, насекомые. Как им удаётся удержаться в воздухе и не упасть на землю? Человек с давних пор задумывался над этим и сам мечтал летать, как птицы. Может ли человек летать в наше время?

С древних времен человек мечтает о полете, о покорении воздушного пространства. Они смотрели на птиц, и им хотелось так же парить в небесах. Это и стало идеей для появление воздушных шаров, самолетов. Лишь после изобретения, человек понял, что таким способом еще можно быстро перемещаться.

Истории покорения человеком воздушного пространства насчитывает много веков. Условно её можно разбить на следующие основные вехи:

К первым в истории беспилотным летательным аппаратам можно отнести летающий фонарик, изобретение которого приписывается китайскому генералу Чжугэ Ляну, жившему в 180-234 г. н. э., (хотя есть данные, что они были известны в Китае ещё в третьем веке до н.э.). Фонарик представлял собой бумажную емкость, в которую устанавливался горящий масляный светильник. Под действием нагретого огнём воздуха светящийся фонарь поднимался вверх, наводя ужас на суеверных врагов генерала. Фактически современные воздушные шары – это результат модернизации летающего фонарика.

В IX веке в мусульманской Испании — Андалусии ученый и изобретатель по имени Аббас ибн Фирнас в возрасте 65 лет разработал и успешно испытал летательный аппарат, состоящий из обтянутых материей корпуса и крыльев. Конструкция аппарата впервые в истории позволила изменять высоту и направление полёта (фактически это был первый в мире дельтаплан). Аббас ибн Фирнас не только сумел продержаться в воздухе около 10 минут, но и осуществил первый в истории управляемый полёт.

Первый в истории воздушный шар, наполненный горячим дымом, поднялся на высоту около 300 м. 5 июня 1783 г. Запуск осуществили французы, братья Жак Этьен и Жозеф Мишель Монгольфье. В их честь шар был назван «монгольфьер». 19 сентября того же года братья подняли в воздух очередной шар. На этот раз на нём поднялись баран, петух и утка. Полет длился 10 мин. 21 ноября 1783 г. в окрестностях Парижа в воздух вновь поднялся огромный монгольфьер высотой более 20 м. с двумя людьми на борту. Полет на воздушном шаре продолжался около 40 мин. Шар достиг высоты 1000 м., а затем плавно опустился на землю на расстоянии 9 км от места старта.

Первый полет на аэростате, оснащённом паровым двигателем, совершил француз Анри Жиффар в 1852 г. Наличие двигателя в определённой степени позволило влиять на движение аэростата. Таким образом, воздухоплавание перевернуло очередную страницу своей истории. Возник новый вид воздушных аппаратов — дирижабль.

14 декабря 1903 г. состоялся первый успешный полет самолета «Флайер» сконструированного американскими конструкторами братьями Уилбуром и Орвиллом Райт, с двигателем внутреннего сгорания.

14 мая 1908 братья Райт совершили первый полёт самолёта с двумя людьми на борту, пассажиром был Чарли Фёрнас, а 8 июля 1908 г. в Милане в воздух поднялась в Тереза Пельте. Она и стала первой женщиной-пассажиром поднявшаяся на борт самолёта.

Изобретение самолета позволило не только осуществить древнейшую мечту человечества – покорить небо, но и создать самый быстрый вид транспорта. В отличие от воздушных шаров и дирижаблей, самолеты мало зависят от капризов погоды, способны преодолевать большие расстояния на высокой скорости. Составные части самолета состоят из следующих конструктивных групп: крыла, фюзеляжа, оперения, взлетно-посадочных устройств, силовой установки, управляющих систем, различного оборудования.

Самолет – летательный аппарат (ЛА) тяжелее воздуха, оборудованный силовой установкой. При помощи этой важнейшей части самолета создается необходимая для осуществления полета тяга – действующая (движущая) сила, которую развивает на земле или в полете мотор (воздушный винт или реактивный двигатель). Если винт расположен перед двигателем, он называется тянущим, а если сзади – толкающим. Таким образом, двигатель создает поступательное движение самолета относительно окружающей среды (воздуха).

Соответственно, относительно воздуха движется и крыло, которое создает подъемную силу в результате этого поступательного движения. Поэтому аппарат может держаться в воздухе только при наличии определенной скорости полета.

Корпус состоит из следующих основных частей: Фюзеляж – это главный корпус самолета, связывающий в единое целое крылья (крыло), оперения, силовую систему, шасси и другие составляющие. В фюзеляже размещаются экипаж, пассажиры (в гражданской авиации), оборудование, полезная нагрузка. Также может размещаться (не всегда) топливо, шасси, моторы и т. д. Двигатели используются для приведения в движение ЛА. Крыло – рабочая поверхность, призванная создавать подъемную силу. Вертикальное оперение предназначено для управляемости, балансировки и путевой устойчивости самолета относительно вертикальной оси.

Горизонтальное оперение предназначено для управляемости, балансировки и путевой устойчивости самолета относительно горизонтальной оси.

Моделей самолетов очень много.

Модель – это уменьшенная копия машины или механизма, которая повторяет внешний вид и показывает принцип работы устройства.

Сегодня мы изготовим модель самолёта при помощи соединения «щелевой замок»

Щелевой замок – это разъёмное соединение деталей. Изделие с таким соединением легко разбирается и собирается.

Сегодня на уроке вы познакомились с пропеллером и его действием, с летательными аппаратами, узнали, что такое щелевой замок.

Разбор типового тренировочного задания

  1. Главный корпус самолёта

Впишите пропущенное слово.

… – это главный корпус самолета.

Правильный ответ – фюзеляж.

2. Пропеллер

Выберите из списка правильный ответ.

… – является частью механизма, это устройство в виде нескольких закреплённых на вращающейся оси лопастей для приведения в движение самолётов, судов и других технических средств.

  • Деталь
  • Пропеллер
  • Вертушка
  • Крыло
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector