Схема частотник для электродвигателя своими руками схема: Самодельный частотник. Разрабатываем преобразователь вместе

Содержание

Частотник своими руками схема

Зачем нужно делать самому преобразователь для 3-фазного электромотора, и как смастерить его своими руками? Чтобы защитить окружающую природу повсюду создаются правила, которые рекомендуют изготовителям электрических устройств делать продукцию, которая будет экономить электрическую энергию. Часто это бывает достигнуто правильным управлением частотой вращения электромотора. Преобразователь частоты легко решает эту задачу.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Преобразователь частоты
  • Частотный преобразователь для электродвигателя и принцип работы
  • Частотник для трехфазного электродвигателя своими руками
  • Трехфазный инвертор своими руками
  • Принцип работы и изготовление частотного преобразователя
  • Частотник своими руками — любительская схема преобразователя
  • Частотный привод 5-200Гц (10-400Гц) своими руками
  • Регулятор оборотов асинхронного двигателя 220в своими руками

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Самодельный частотник для асинхронного двигателя на STM8S часть2

Частотный преобразователь своими руками — представляю вам небольшую статью о асинхронном двигателе и частотном преобразователе, который мне ранее приходилось делать. Вот и теперь потребовался хороший привод для циркулярной пилы. Конечно можно было бы взять в магазине фирменный частотник, но все-таки вариант самостоятельного изготовления оказался для меня наиболее приемлемым. К тому же, качество регулировки скорости привода пилорамы не требовало абсолютной точности.

В данной статье речь пойдет о частотном преобразователе, в простонародье, частотнике. Данный частотник, а в дальнейшем частотный привод, способен управлять 3-х фазным асинхронным двигателем.

Сегодня асинхронные двигатели являются основными тяговыми приводами для станков, конвейеров, и прочих промышленных агрегатов. Для того чтобы моторы могли нормально функционировать, им нужен частотный преобразователь. Он позволяет оптимизировать работу агрегата и продлить срок его службы. Покупать устройство необязательно — частотник для трехфазного электродвигателя можно сделать своими руками. Асинхронный электродвигатель может работать и без частотника, но в этом случае у него будет постоянная скорость без возможности регулировки. Для нивелирования всех вышеперечисленных негативных факторов были изобретены преобразователи частоты для асинхронных двигателей трехфазного и однофазного тока. Частотник дает возможность в широких пределах регулировать скорость электродвигателя, обеспечивает плавный пуск, позволяет регулировать как скорость запуска, так и скорость торможения, подключать трехфазный мотор к однофазной сети и многое другое.

Впервые мир познакомился с таким устройством, как трехфазный асинхронный электродвигатель , еще в конце 19 столетия. И начиная с того времени, его стали применять на каждом промышленном предприятии, где он стал обязательным элементом. Во время эксплуатации электродвигателя важно обеспечить его плавный пуск и остановку. Это можно сделать только при наличии специального устройства — преобразователя частоты.


Схема частотного преобразователя для электродвигателя своими руками

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Трехфазный инвертор своими руками
  • Принцип работы и изготовление частотного преобразователя
  • Схема подключения частотного преобразователя
  • Принцип работы частотного преобразователя для электродвигателя
  • Частотный привод 5-200Гц (10-400Гц) своими руками
  • Устройство преобразователя частоты для асинхронного двигателя
  • Частотный преобразователь для электродвигателя и принцип работы
  • Преобразователь частоты

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Подключение электродвигателя через частотный преобразователь. Плюсы и минусы

Трехфазный инвертор своими руками


Прежде чем изготовлять частотный преобразователь своими руками необходимо ознакомиться с его функциями и принципом действия. Он предназначен для преобразования тока переменного типа одной частоты в ток переменного типа другой частоты.

Применяется совместно с асинхронными электродвигателями и служит незаменимым устройством для многих типов устройств. Частотный преобразователь представляет собой разновидность механизмов электронного вида, эффективно контролирующих работу электродвигателей. Помимо мягкого пуска, с помощью представленного изделия можно сделать плавную настойку функционирования привода.

Это обеспечивается выбором надлежащего показателя между частотой и напряжением по определенной формуле. Осуществляется процесс в 2 этапа, описанных ниже. Результатом таких действий служит появление импульсов прямоугольного вида.

Они корректируются специальной обмоткой на стартере электродвигателя. Это позволяет плавно вывести ее к синусоидальному виду. Самодельный частотный преобразователь для однофазного электродвигателя требует качественных деталей. Их список следующий:. Все представленные элементы можно приобрести в любом радиотехническом магазине.

Выбирать поставщика таких товаров необходимо с крайней степенью ответственности, так как от его надежности зависит качество деталей. Если все было продумано правильно, то вы соберете качественный частотник своими руками, соответствующий по качеству многим современным приборам аналогичного действия.

Описываемый метод сборки подходит для прибора, рассчитанного на бытовую проводку Вольт с одной фазой. Собранный прибор будет идеально подходить для электромотора, мощность которого не выше 1 кВт. В основе представленного оборудования лежат 2 платы, одна из которых служит для размещения блока питания и драйвера. Кроме них устанавливаются клеммы и транзисторы. По их средствам преобразователь частоты для асинхронных электродвигателей своими руками будет работать эффективно и надежно долгое время.

На вторую плату крепится индикатор и микроконтроллер. Платы соединяются между собой гибким шлейфом. Для эффективного контроля работы электродвигателя особой нужны в подключении внешнего устройства нет, однако специалисты рекомендуют использовать для этих целей микросхему IL Импульсный блок изготовляется по классической схеме, которую легко найти в Интернете.

Общий радиатор может быть использован для встраивания не только транзистора, но и диодного моста. Оптроны ОС обязательны. Они дублируют кнопки управления. ОС1 выполняет ряд пользовательских функций. В случае, когда частотный преобразователь для электродвигателя имеет лишь одну фазу, то в трансформаторе он не нуждается.

В качестве альтернативы можно использовать специальный токовый шунт. Он часто дополняется усилителем. Любая работа с электротехникой сопровождается рядом потенциальных опасностей, так как мельчайшие ошибки могут обернутся существенными повреждениями для оборудования, а в худшем случае негативными последствиями для здоровья и жизни окружающих.

Прежде чем преступить к созданию самодельного частотника, убедитесь в том, что представленная схема отвечает стандартам безопасности, а купленные материалы качественно исполнены. С широким ассортиментом качественного электроприводного оборудования вы сможете ознакомится в каталоге интернет-магазина ОВК Комплект. Главная Статьи Частотный преобразователь своими руками.

Частотный преобразователь своими руками. Принцип работы Частотный преобразователь представляет собой разновидность механизмов электронного вида, эффективно контролирующих работу электродвигателей. Выпрямляется и фильтруется напряжение в сети за счет использования системы конденсаторов. Таким образом выполняется регулировка представленного показателя.

За счет электронного управления ток приобретает частоту, в точности соответствующую заранее заданной. Подбираем элементы Самодельный частотный преобразователь для однофазного электродвигателя требует качественных деталей. Как собирать преобразователь частоты Описываемый метод сборки подходит для прибора, рассчитанного на бытовую проводку Вольт с одной фазой. Наши телефоны.


Принцип работы и изготовление частотного преобразователя

Достаточно часто режим работы вспомогательного механизированного оборудования требует понижения штатных частот вращения. Добиться такого эффекта позволяет регулировка оборотов асинхронного двигателя. Как это сделать своими руками расчет и сборку , используя стандартные схемы управления или самодельные устройства, попробуем разобраться далее. Электродвигатели переменного тока нашли довольно широкое применение в различных сферах нашей жизнедеятельности, в подъемно транспортном, обрабатывающем, измерительном оборудовании.

Своими руками Собрать самому Схема преобразователя однофазного . их Частотник для трехфазного электродвигателя своими руками Чтобы сделать своими руками частотный преобразователь для.

Схема подключения частотного преобразователя

Частотный преобразователь используется для изменения частоты напряжения, питающего трехфазный двигатель. Кроме того, частотник позволяет подключить трехфазный электрический двигатель к однофазной сети без потерь мощности. В случае, когда для этих целей применяются конденсаторы, последнее невыполнимо. Подключение частотника предполагает размещение перед ним автоматического выключателя, работающего с током, равным номинальному или ближайшему большему в ряду номинальных токов автоматов потребляемому току двигателя. Если ПЧ адаптирован на работу от трехфазной сети, необходимо задействовать трехфазный автомат, имеющий общий рычаг. Такой подход позволяет в случае короткого замыкания одной из фаз оперативно обесточить и все остальные фазы. Характеристики тока срабатывания должны полностью соответствовать току одной фазы электрического двигателя. Если же частотник предназначен для однофазного питания, имеет смысл применить одинарный автомат, рассчитанный на утроенный ток одной фазы. В любом случае, установка частотника не должна осуществляется путем включения автоматов в разрыв нулевого или заземляющего провода.

Принцип работы частотного преобразователя для электродвигателя

Полезные советы. Самодельный частотник. Разрабатываем преобразователь вместе. Частотник для трехфазного электродвигателя своими руками схема. Инвертор для электродвигателя.

Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности — это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

Частотный привод 5-200Гц (10-400Гц) своими руками

С целью охраны окружающей среды везде вводятся правила, рекомендующие производителям электрооборудования выпускать продукцию, экономно расходующую электроэнергию. Зачастую это достигается эффективным управлением скорости электродвигателя. Частотник для трехфазного электродвигателя или частотный преобразователь имеет множество наименований: инвертор, преобразователь частоты переменного тока, частотно регулируемый привод. На сегодняшний день частотники производят многие фирмы, но есть немало энтузиастов, создающих преобразователи своими руками. Инвертор управляет скоростью вращения асинхронных электродвигателей, т. Это очень удобно и благодаря этому асинхронные электродвигатели приобрели большую популярность во всех областях человеческой жизни.

Устройство преобразователя частоты для асинхронного двигателя

Что это такое, какие частоты и во что он преобразовывает — даже и не хочется задумываться. А ведь подобные устройства занимают не последнее место по важности практически на любом производстве. Да что промышленность, некоторые приборы и в быту не смогли бы так облегчать жизнь, как они это делают, не будь изобретен частотный преобразователь. Самый яркий тому пример — стиральная машина-автомат. Ведь все изменения скорости вращения барабана при стирке, полоскании или отжиме — это заслуга подобного устройства.

Прежде чем изготовлять частотный преобразователь своими руками Применяется совместно с асинхронными электродвигателями и служит в том, что представленная схема отвечает стандартам безопасности, а купленные.

Частотный преобразователь для электродвигателя и принцип работы

Огромное значение для современной промышленности имеют мощные асинхронные электродвигатели. Для осуществления их плавного старта используются частотные преобразователи — небольшие устройства, контролирующие значение пусковых токов и иногда позволяющие изменять скорость вращения. Асинхронный двигатель существенно превосходит электрические машины других типов в производительности и мощности, однако не лишен характерных недостатков.

Преобразователь частоты

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Частотный преобразователь на логических элементах

Прежде чем изготовлять частотный преобразователь своими руками необходимо ознакомиться с его функциями и принципом действия. Он предназначен для преобразования тока переменного типа одной частоты в ток переменного типа другой частоты. Применяется совместно с асинхронными электродвигателями и служит незаменимым устройством для многих типов устройств. Частотный преобразователь представляет собой разновидность механизмов электронного вида, эффективно контролирующих работу электродвигателей. Помимо мягкого пуска, с помощью представленного изделия можно сделать плавную настойку функционирования привода. Это обеспечивается выбором надлежащего показателя между частотой и напряжением по определенной формуле.

Прежде чем разбираться с тем, что собой представляет преобразователь частоты, необходимо знать, что такое асинхронный двигатель. Итак, под асинхронным двигателем понимают техническое устройство, которое предназначено для того чтобы преобразовывать электрическую энергию в механическую.

С целью охраны окружающей среды везде вводятся правила, рекомендующие производителям электрооборудования выпускать продукцию, экономно расходующую электроэнергию. Зачастую это достигается эффективным управлением скорости электродвигателя. Частотник для трехфазного электродвигателя или частотный преобразователь имеет множество наименований: инвертор, преобразователь частоты переменного тока, частотно регулируемый привод. На сегодняшний день частотники производят многие фирмы, но есть немало энтузиастов, создающих преобразователи своими руками. Инвертор управляет скоростью вращения асинхронных электродвигателей, т. Полученное вращение приводными устройствами трансформируется в другой вид движения. Это очень удобно и благодаря этому асинхронные электродвигатели приобрели большую популярность во всех областях человеческой жизни.

Современные частотные преобразователи отличаются надежностью и значительным эксплуатационным ресурсом. Большинство неисправностей ПЧ связаны с ошибками выбора прибора, подключения и настроек. Однако, как и вся техника, эти устройства могут выйти из строя по независящим от производителя и условий эксплуатации причинам.


автомобильных генераторов делают отличные электродвигатели; Вот как

Скромный автомобильный генератор скрывает интересный секрет. Известные как часть, которая преобразует энергию внутреннего сгорания в электричество, необходимое для работы всего остального, они также могут сами использоваться в качестве электродвигателя.

Схема простого автомобильного генератора переменного тока из патента США 3329841A, поданного в 1963 году для Robert Bosch GmbH.

Эти устройства почти всегда имеют форму трехфазного генератора переменного тока с магнитным компонентом, питаемым от электромагнита на роторе, и поставляются с блоком выпрямителя и регулятора для преобразования более высокого напряжения переменного тока в 12 В для электрических систем автомобиля. Внутри они имеют три соединения с катушками статора, которые кажутся универсальными в конфигурации треугольника, и пару соединений с набором щеток, питающих катушки ротора через набор токосъемных колец. У них удивительно высокая мощность, а их мощность оценивается в несколько лошадиных сил. Лучше всего то, что они легко доступны, бывшие в употреблении, а также удивительно дешевы, показанный здесь блок Ford Focus был куплен на аукционе eBay и стоил всего 15 фунтов стерлингов (около 20 долларов США).

Мы уже слышим, как вы кричите «Почему?!» на вашем волшебном интернет-устройстве, когда вы читаете это. Давайте перейдем к этому.

Эти люди думают, что создавать собственные электромобили — это весело!

Одним из интересных аспектов наблюдения за тем, как британская серия Hacky Racer превращается из группы друзей, делающих глупые электромобили, в нечто, приближающееся к официальной гоночной серии, является наблюдение за эволюцией искусства создания Hacky Racer. Как немного более грубый кузен серии US Power Racing, он получил некоторую выгоду от наследования их эволюционного опыта, но это не помешало Hacky Racers придумывать собственные разработки автомобилей. Они перешли от старых автомобилей и моторов для гольф-багги к китайским электровелосипедам и моторам для трехколесных велосипедов, и теперь более предприимчивые конструкторы начинают искать движущую силу дальше. Одним из многообещающих источников недорогого двигателя с приличной мощностью является автомобильный генератор переменного тока.

Наш генератор переменного тока Ford Focus

При поиске переоборудования автомобильного генератора выявляется множество страниц, HOWTO и руководств, многие из которых могут быть чрезвычайно запутанными и слишком сложными. В частности, есть предложения, касающиеся трех соединений статора, с советами разбивать отдельные обмотки и применять к ним специальные конфигурации проводки. Основываясь на опыте переоборудования довольно большого количества генераторов, это кажется удивительным, поскольку все различные модели, которые мы переоборудовали, имели одну и ту же готовую к работе конфигурацию треугольника, которая вообще не требовала перемонтажа. Возможно, пришло время представить руководство Hackaday с настоящим генератором переменного тока и разрушить все оставшиеся мифы, пока мы это делаем.

Итак, воодушевленные перспективой дешевого бесколлекторного мотора в пассаже выше, перед вами на скамейке стоит генератор Ford Focus. Как его преобразовать?

Беспричинное уничтожение невинной машины Деталь

Снятие узла регулятора/щетки

На задней части современного генератора обычно находится пластиковая пылезащитная крышка, закрепленная набором болтов. Эти устройства предназначены для ремонта, поэтому (что, возможно, удивительно для современного автомобильного компонента) их, как правило, очень легко демонтировать. Если снять пылезащитную крышку, то можно увидеть регулятор, выпрямители и щетки, иногда объединенные в единый блок, но чаще, как в случае с генератором Focus, где регулятор и щетки представляют собой отдельный узел к выпрямителю.

Часто имеется большое количество силиконового герметика, который необходимо срезать, но любые гайки или болты, крепящие регулятор, должны иметь возможность откручиваться, и осторожно, чтобы не повредить сами щетки, его можно снять за один раз. кусок. Затем блок выпрямителя можно снять, процесс, при котором иногда проще атаковать его бокорезами, чем пытаться удалить его целиком.

Задняя панель генератора переменного тока со снятыми регулятором и выпрямителем, показывающая соединения обмотки статора.

Вы должны быть в состоянии идентифицировать три пучка толстых эмалированных медных проводов, идущих от катушек статора, и отсоединить от них перемычки выпрямителя. В некоторых генераторах они припаяны, а в некоторых особенно раздражающих конструкциях — приварены точечной сваркой. В конце процесса разборки у вас должен быть оголенный генератор с тремя торчащими комплектами проводов статора и оголенный вал с двумя токосъемными кольцами, все, что осталось от блока выпрямителя и блока регулятора/щеток.

Следующим шагом является снятие схемы регулятора с сохранением формы узла регулятор/щетка, а также размещение и сохранение соединений щеток в месте их соединения с регулятором. И снова потребуется обильное количество силиконового герметика, который нужно будет удалить, но в конечном итоге регулятор должен быть оголен. Обычно это некоторая форма гибридной схемы на керамической или металлической подложке с соединениями, выходящими из формованного пластика, окружающего их, припаянными к контактным площадкам на их краях. Относительно просто определить пару разъемов для щеток, аккуратно отпаять их и вытолкнуть схему регулятора.

Открытая цепь регулятора с контактами токосъемного кольца вверху справа.

Контакты токосъемных колец закреплены на своих проводах.

Готовый мотор.

Наконец, у вас должен быть голый генератор, щеточный блок с отсутствующей схемой регулятора и пластиковый пылезащитный чехол. Просто припаяйте три провода подходящего большого сечения к трем наборам проводов статора и покройте их термоусадкой, припаяйте пару более тонких проводов к соединениям щеток и снова соберите щеточный блок к генератору. Возможно, вам придется наложить какой-либо фиксатор на провода, ведущие к щеткам. Блок выпрямителя не требует повторной сборки, поэтому на некоторых моделях вам может потребоваться изготовить прокладку, чтобы заменить ее, поддерживающую одну сторону блока щеток.

В пылезащитной крышке можно сделать отверстия для различных проводов, и в пылезащитную крышку можно продеть все провода. На этом этапе вы переоборудовали свой генератор переменного тока, и все, что осталось, — это чем-то управлять им. К счастью, это удивительно простой процесс с готовыми деталями.

Управление новым двигателем

Двигатель и контроллер на верстаке.

Так называемый бесщеточный двигатель постоянного тока — это просто двигатель переменного тока с электронным блоком, который для его работы превращает источник постоянного тока в источник переменного тока. Они имеют преимущество перед щеточными двигателями постоянного тока в надежности, эффективности и простоте управления скоростью, но за счет большей сложности.

Хорошая новость для тех, кто переделывает автомобильные генераторы переменного тока в электродвигатели, заключается в том, что за небольшие деньги можно приобрести целый ряд бесщеточных контроллеров двигателей в виде электронных регуляторов скорости (ESC), предназначенных для китайских электрических велосипедов и трехколесных велосипедов. . Они питаются от батареи постоянным током и производят трехфазный переменный ток, подходящий для привода двигателя, соединенного треугольником, и они хорошо работают с преобразованными генераторами переменного тока.

ESC имеют два режима: один для двигателей с датчиками обратной связи на эффекте Холла, а другой для двигателей без генератора переменного тока. Обычно для этого необходимо установить проводную связь, см. инструкции для вашего контроллера. Мы обнаружили, что генератор переменного тока хорошо работает как двигатель от источника питания 36 В или 48 В, и пока используется контроллер с достаточной мощностью, они работают надежно. Быстрый поиск на AliExpress по запросу «бесщеточный контроллер двигателя 1500 Вт» дает множество вариантов.

При наличии контроллера есть еще одно требование, чтобы наш генератор переменного тока стал двигателем: он должен иметь источник постоянного тока на обмотке ротора. Через него должно протекать около 2 или 3 А, для чего модуль блока питания с ограничением по току превосходно выполняет эту задачу. Необходимость использовать эту мощность делает двигатель немного менее эффективным, чем двигатель с постоянными магнитами, но стоимость старого генератора трудно превзойти.

Мотору, изображенному на наших фотографиях, суждено стать одним из пары двигателей, обеспечивающих тягу новой машины для участия в гонках этого года. Личный опыт работы с SMIDSY, роботом Robot Wars, заставил меня дать им принудительное воздушное охлаждение, но, в отличие от электрических трехколесных двигателей, они, кажется, хорошо справляются с перегревом. Двигатель генератора переменного тока может не быть универсальным решением для любых ваших потребностей в небольшой тяге, но даже в этом случае стоит знать, что это вариант без неожиданных ритуалов подключения. Если вы конвертируете один для проекта, обязательно напишите об этом и отправьте его в нашу линию советов!

Круглый и круглый с простыми двигателями

1. Дайте определение термину «электродвигатель».

Расскажите классу, что электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Магнетизм играет важную роль в этом процессе. Объясните, что учащиеся собираются построить простой электродвигатель, который они будут использовать в эксперименте для проверки гипотезы. Во-первых, они примут участие в некоторых демонстрациях частей двигателя.

 

2. Продемонстрируйте, что магниты имеют два полюса и что, когда два магнита соединяются вместе, эти полюса могут вызывать движение объекта.

Покажите магниты второго класса. Спросите: Что произойдет, если эти два магнита сблизить? (Магниты будут притягиваться друг к другу противоположными полюсами и отталкиваться друг от друга одинаковыми полюсами.) Продемонстрируйте с помощью магнитов и попросите учащихся изложить свои наблюдения. Объясните, что магниты имеют два полюса, по одному на каждом конце, северный и южный. Когда противоположные полюса (северный и южный) находятся рядом друг с другом, они притягиваются друг к другу. Когда одноименные полюса находятся рядом друг с другом (например, север и север), они отталкиваются друг от друга. Чтобы продемонстрировать, прикрепите один магнит к задней части маленькой игрушечной машинки. Используйте второй магнит, чтобы заставить автомобиль двигаться, удерживая одинаковые полюса рядом друг с другом. Предложите учащимся попробовать сдвинуть машину с помощью магнитов. Спросить: Будет ли машина двигаться, если противоположные полюса держать рядом друг с другом? Пригласите на демонстрацию студента-добровольца.

 

3. Продемонстрируйте взаимосвязь между текущим электричеством и магнетизмом.

Продемонстрируйте, что катушка проволоки и гвоздь могут действовать как магнит, когда по проводу проходит электричество. Поднимите гвоздь, чтобы все могли видеть. Спросите: Смогу ли я поднимать скрепки этим гвоздем? Будет ли он действовать как магнит? Поднесите гвоздь к скрепкам, чтобы продемонстрировать, что вы не можете поднять скрепки, используя только гвоздь. Теперь вставьте гвоздь в спираль, которую вы сделали перед уроком. Спросить: Смогу ли я поднять скрепки гвоздем, теперь, когда он обернут металлической спиралью? Поднесите гвоздь со спиралью к скрепкам, чтобы продемонстрировать, что вы все еще не можете поднять скрепки. Объясните, что вы собираетесь превратить гвоздь и катушку в электромагнит с помощью батарейки.

 

Следуйте инструкциям в разделе «Настройка», чтобы создать электромагнит перед занятием. В классе поместите батарею типа D в держатель для батареи типа D. Прикрепите один конец провода к каждой из клемм на держателе батареи. Попросите класс предсказать, что произойдет, если вы поднесете гвоздь, свернутый в спираль и подключенный к батарее, рядом со скрепками. Держите гвоздь рядом со скрепками. Объясните, что теперь он поднимает скрепки, потому что вы создали электромагнит, добавив электричество. Гвоздь намагничивается, потому что через катушку протекает электрический ток. Обязательно отсоедините провода от аккумулятора, чтобы он не перегревался.

 

4. Объясните, что электричество и магнетизм могут использоваться для создания крутящего момента.

Объясните, что крутящий момент является мерой силы вращения. Продемонстрируйте крутящий момент для класса. Вызовите добровольца вперед и попросите ученика держать резинку за два конца. Вставьте пластиковую ложку в центр резинки и крутите ее по кругу, пока резинка не станет тугой и перекрученной. Попросите класс предсказать, что произойдет, если вы отпустите ложку. Отпусти ложку. Объясните, что при приложении к резинке скручивающего движения создается сила вращения, называемая крутящим моментом. Крутящий момент можно использовать для питания механических устройств, таких как роботы-манипуляторы и системы мобильности, где шестерни используются для регулирования скорости, с которой применяется этот крутящий момент. Крутящий момент — это также сила вращения, которую вы используете, открывая бутылку газировки или используя гаечный ключ, чтобы ослабить или затянуть гайку.

 

Скажите классу, что крутящий момент можно создать с помощью сил электричества и магнетизма — притяжения и отталкивания, проявляемых магнитами, свидетелями которых они были ранее. Объясните, что они будут собирать в классе простой двигатель, использующий эти принципы.

 

5. Учащиеся выдвигают гипотезу о двигателях, слушают инструкции по технике безопасности, а затем конструируют простой двигатель для проверки своей гипотезы.

Спросите: Как можно использовать движение, создаваемое простым двигателем, для обеспечения движения другого объекта? Запишите предложения учащихся на доске. Продолжайте задавать вопросы, пока предложения не будут сведены к одной проверяемой гипотезе, разработанной всем классом. (Гипотеза представлена ​​в разделе «Советы», если она вам нужна.) Объясните, что учащиеся должны построить простой двигатель, чтобы использовать его в эксперименте для проверки этой гипотезы.

 

Прежде чем раздать материалы, скажите учащимся, что они никогда не должны соединять положительный и отрицательный полюсы батареи напрямую друг с другом с помощью провода или чего-либо другого проводящего, так как это создаст короткое замыкание и приведет к выходу батареи из строя. сильно нагреваться и может привести к болевому шоку. Кроме того, попросите студентов немедленно разобрать свой проект, если какая-либо часть станет горячей, а затем сообщить об этом преподавателю.

 

Разделите учащихся на группы по 2–4 человека. Раздайте раздаточный материал «Как построить простой двигатель » и рабочий лист «Научный метод » каждой группе. Вместе с классом просмотрите шаги из раздаточного материала «Как построить простой двигатель», а затем попросите каждую группу отправить по одному участнику, чтобы собрать предметы, которые потребуются группе для сборки двигателя. Попросите каждую группу заполнить разделы «проблема/вопрос» и «гипотеза» в своем рабочем листе «Научный метод». Учащиеся также записывают информацию о создании своего двигателя в разделе «Процесс». Следите за прогрессом каждой группы по мере их создания. Спроектируйте фотогалерею Build a Simple Motor, в которой при необходимости документируется каждый шаг из раздаточного материала How to Build a Simple Motor. Задавайте вопросы каждой группе и помогайте по мере необходимости.

 

6. Учащиеся планируют эксперимент для проверки своей гипотезы с использованием простого двигателя.

Когда все группы успешно соберут свои моторы, предложите им поделиться своим опытом с остальным классом. Затем, работая в своих группах, предложите учащимся спланировать эксперимент, используя свою моторику, чтобы проверить гипотезу, выдвинутую классом ранее. Предложите учащимся нарисовать экспериментальную установку в своих группах, подписать свои рисунки и написать полное описание шагов, которые они предпримут, в процедурной части рабочего листа «Научный метод».

 

7. Попросите группы поделиться описаниями своих экспериментов и обсудите в классе сходства и различия между всеми экспериментами для проверки одной и той же гипотезы .

Спросите: Что общего у экспериментов? Чем отличались эксперименты? Если позволяет время, устройте демонстрацию, где группы смогут изучить чертежи установки эксперимента других групп. Предложите учащимся представить, как двигатель может приводить в действие более крупные объекты, например робота. (Двигатели обычно используются для обеспечения движения механических структур робота; например, колеса для перемещения робота или рука для взаимодействия с окружающей средой.)

Неформальное оценивание

Соберите рабочий лист учащихся по научному методу, схему и описание эксперимента и оцените полноту.

Расширение обучения

Получите все дополнительные материалы, необходимые для проведения одного или нескольких экспериментов учащихся, и попросите учащихся провести эксперимент и заполнить оставшуюся часть рабочего листа «Научный метод».

Предметы и дисциплины
  • Физика
Цели обучения

Учащиеся будут:

  • Разрабатывать научную гипотезу в условиях сотрудничества
  • Построить рабочую модель простого двигателя
  • Объясните, как работает двигатель с использованием электромагнитных сил
  • Разработать эксперимент для проверки гипотезы
Подход к обучению
  • Обучение для использования
Методы обучения
  • Экспериментальное обучение
  • Практическое обучение
Обзор навыков

Это задание направлено на следующие навыки:

  • Навыки критического мышления
    • Анализ
    • Применение
    • Создание
    • Оценка
    • Вспоминая
    • Понимание
  • Научная и инженерная практика
    • Задавать вопросы (для науки) и формулировать проблемы (для техники)
    • Построение объяснений (для науки) и разработка решений (для инженерии)
    • Разработка и использование моделей
    • Получение, оценка и передача информации

Связь с национальными стандартами, принципами и практиками

Национальные стандарты научного образования
  • (5-8) Стандарт A-1: Способности, необходимые для проведения научных исследований
  • (5-8) Стандарт А-2: Понимание научных исследований
  • (5-8) Стандарт Б-3: Передача энергии
Научные стандарты следующего поколения
  • Энергетика: ГС-ПС3-5. Разработайте и используйте модель двух объектов, взаимодействующих через электрические или магнитные поля, чтобы проиллюстрировать силы между объектами и изменения энергии объектов из-за взаимодействия.
  • Энергия: ГС-ПС3-3. Спроектируйте, создайте и усовершенствуйте устройство, которое работает с заданными ограничениями для преобразования одной формы энергии в другую форму энергии.
  • Инженерный проект: МС-ETS1-4. Разработайте модель для генерации данных для итеративного тестирования и модификации предлагаемого объекта, инструмента или процесса, чтобы можно было достичь оптимального дизайна.
  • Инженерный проект: МС-ЭТС1-1. Определить критерии и ограничения проблемы проектирования с достаточной точностью, чтобы обеспечить успешное решение, принимая во внимание соответствующие научные принципы и потенциальное воздействие на людей и природную среду, которое может ограничить возможные решения.
  • Инженерный проект: МС-ETS1-2. Оцените конкурирующие проектные решения, используя систематический процесс, чтобы определить, насколько хорошо они соответствуют критериям и ограничениям проблемы.
  • Инженерный проект: МС-ETS1-3. Проанализируйте данные тестов, чтобы определить сходства и различия между несколькими проектными решениями, чтобы определить лучшие характеристики каждого из них, которые можно объединить в новое решение, чтобы лучше соответствовать критериям успеха.
  • Движение и устойчивость: силы и взаимодействия: МС-ПС2-5. Проведите исследование и оцените план эксперимента, чтобы получить доказательства существования полей между объектами, воздействующими друг на друга, даже если объекты не находятся в контакте.
  • Движение и устойчивость: силы и взаимодействия: МС-ПС2-3. Задайте вопросы о данных, чтобы определить факторы, влияющие на силу электрических и магнитных сил.
  • Движение и устойчивость: силы и взаимодействия: ГС-ПС2-5. Спланируйте и проведите исследование, чтобы предоставить доказательства того, что электрический ток может создавать магнитное поле и что изменяющееся магнитное поле может создавать электрический ток.

Что вам понадобится

Материалы, которые вы предоставите
  • 1 1 1/4-дюймовый кольцевой магнит на группу
  • 1 держатель батареи типа D на группу
  • 1 батарея типа D на группу
  • 1 карандаш на группу
  • 1 резинка на группу
  • 1 лист наждачной бумаги на группу
  • 1 маленькая игрушечная машинка
  • 2 предохранительных штифта на группу
  • 45–60 см (18–24 дюйма) изолированного магнитопровода 20-го калибра (медный эмалированный провод 20-го калибра) на группу
  • Карандаши
  • Малярная лента
  • Гвозди
  • Бумага
  • Пластиковая ложка
Требуемая технология
  • Доступ в Интернет: Требуется
Физическое пространство
  • Класс
Настройка

Комната должна быть оборудована таким образом, чтобы учащиеся могли легко работать в группах.

Соберите и испытайте электромагнит перед уроком. Намотайте 40 см (15 дюймов) изолированного магнитного провода на стальной гвоздь, оставив два конца по 10 см (4 дюйма) отходящими от гвоздя с обоих концов. Используя наждачную бумагу, удалите 2,5 см (1 дюйм) изоляции с каждого конца провода, отходящего от гвоздя. Гвоздь должен легко входить и выходить из катушки, сохраняя при этом хороший контакт с проволокой. Проверьте электромагнит. Поместите батарею типа D в держатель батареи. Прикрепите один конец провода к каждой из клемм, создав цепь. Попробуйте использовать гвоздь, чтобы подобрать маленькие скрепки. По окончании проверки отсоедините провода от аккумулятора и вытащите гвоздь из катушки. Бросьте гвоздь на землю, чтобы размагнитить его перед демонстрацией в классе.

Группировка
  • Инструкция для большой группы

Исходная информация

Двигатели преобразуют электрическую энергию во вращательное движение, называемое крутящим моментом. Многие роботы используют крутящий момент, обеспечиваемый двигателями, для вращения колес или для перемещения шарнирных частей рук или ног. Эти двигатели известны как исполнительные механизмы. В простом двигателе, построенном в классе, используется катушка, которая является временным электромагнитом. Эта катушка получает силу, чтобы помочь создать крутящий момент от электрического тока, подаваемого аккумулятором. Магнит-бублик, используемый в двигателе, является постоянным магнитом, что означает, что у него есть северный и южный полюса, которые постоянно находятся на месте. Силы магнетизма и электричества работают вместе, заставляя катушку двигателя вращаться. Полюса постоянного магнита отталкивают одноименные полюса временного магнита, заставляя катушку совершать половинный оборот. После этого первого полуоборота изолированная часть провода (часть, которая не была отшлифована) входит в контакт с предохранительными булавками, и поток электричества прекращается и позволяет гравитации тянуть катушку до тех пор, пока не отшлифуется часть провода. проволока снова соприкасается с предохранительными булавками. Электричество снова течет, и процесс начинается снова. Мощность двигателя или величина крутящего момента определяется напряжением аккумулятора и длиной провода в катушке; чем больше катушек, тем сильнее магнитное поле, тем больше крутящий момент.

 

Предварительные знания

  • Знание основных схем
  • Знание основных свойств магнитов

Рекомендованные предыдущие виды деятельности

  • Строительные схемы
  • Схемы с друзьями

Словарь

инерция

Существительное

свойство материи, благодаря которому она остается в покое или в равномерном движении, если на нее не действует какая-либо внешняя сила.

изоляция

Существительное

любое из различных веществ, блокирующих или замедляющих прохождение электрических или тепловых токов.

магнит

Существительное

материал, обладающий способностью физически притягивать другие вещества.

магнитное поле

Существительное

область вокруг и под действием магнита или заряженной частицы.

магнетизм

Существительное

сила, благодаря которой объекты притягиваются или отталкиваются друг от друга.

двигатель

Существительное

двигатель, используемый для создания движения.

полярность

Существительное

свойство иметь полюса или притягиваться к ним, такие как положительные и отрицательные электрические заряды.

вращение

Существительное

Полный оборот объекта вокруг своей оси.

крутящий момент

Существительное

момент силы или системы сил, стремящихся вызвать вращение.

Интерактивы

  • Интерактивная магнитная игра
Наконечники и модификации
Наконечник

Ознакомьтесь с заданием, выполнив его самостоятельно заранее, так как может потребоваться немного проб и ошибок, чтобы двигатель заработал.

Наконечник

В некоторых случаях было бы лучше предложить учащимся гипотезу для проверки. Хороший пример гипотезы: чем больше петель в катушке, тем быстрее будет вращаться катушка.

Наконечник

Проецируйте фотогалерею «Собери простой мотор», пока учащиеся собирают свои моторы. Эти фотографии отражают каждый этап процесса.

Модификация

Учащиеся могут использовать iPad/iPhone, чтобы документировать в цифровом виде этапы сборки двигателя и этапы проверки своей гипотезы. Затем фотографии можно аннотировать с помощью приложения для рисования, такого как Skitch. Готовые проекты можно опубликовать в блоге или использовать в качестве мультимедийной презентации при сравнении результатов занятий.

Модификация

Это задание можно выполнить с младшими школьниками, сместив акцент на магнитные свойства и то, как их можно использовать для создания движения. Выполните только шаги 1–3 задания и дайте учащимся время поэкспериментировать с магнитами после этого.

Модификация

Чтобы выполнить шаги 5–7 с младшими учащимися, покажите классу предварительно собранный простой двигатель и то, как он работает.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*