1) Τίτλος : Πώς αυξομειώνουμε τις στροφές των Ηλεκτρικών
Κινητήρων συνεχούς ρεύματος
2) Γνωστικό αντικείμενο ή γνωστικά αντικείμενα:
I. Αρχή λειτουργιάς ηλεκτρικού κινητήρα
II. Ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής Ηλεκτρικών
Κινητήρων συνεχούς ρεύματος
3) Τάξη ή τάξεις στις οποίες απευθύνεται:
Γ τάξη ΕΠΑΛ του τομέα Ηλεκτρολόγων
4) Διδακτικοί Στόχοι:
Να κατανοήσουν οι μαθητές τον τρόπο λειτουργίας των ηλεκτρικών
μηχανών και συγκεκριμένα των κινητήρων συνεχούς ρεύματος.
Να απαριθμούν τα ιδιαιτέρα χαρακτηριστικά μιας μηχανής συνεχούς
ρεύματος, όταν λειτουργεί ως κινητήρας.
Να διατυπώνουν τις βασικές εξισώσεις ρεύματος και στροφών του κινητήρα
συνεχούς ρεύματος.
5) Συνοπτική περιγραφή:
Μέθοδος και τόπος Διδασκαλίας: Διαδραστική διδασκαλία κατά ομάδες
των δύο ατόμων η οποία θα εφαρμοστεί στο εργαστήριο αυτοματισμών
προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών όπου και διαθέτουμε τους
ανάλογους Η/Υ.
Εποπτικά Μέσα Διδασκαλίας: διαδραστικός πίνακας , βιντεοπροβολέας
(projector), ηλεκτρονικοί υπολογιστές οι οποίοι να έχουν εγκατεστημένα: MS
office ή κάτι αντίστοιχο, Acrobat reader ή κάτι αντίστοιχο και να μπορούν να
παίξουν βίντεο σε μορφή *.mp4.
Θεωρητικό υπόβαθρο: Για το θεωρητικό υπόβαθρο θα χρησιμοποιήσω
αποσπάσματα από το διαδραστικό βιβλίο <<Ηλεκτρικές Μηχανές>>
http://ebooks.edu.gr/new/classcoursespdf.php?classcode=DSEPAL-C
Αποσπάσματα του βιβλίου:
Αρχή λειτουργιάς ηλεκτρικού κινητήρα.
Λειτουργία σε κενό (χωρίς φορτίο).
Αντιηλεκτρεγερτική δύναμη (ΑΗΕΔ) & ρεύμα κανονικής λειτουργίας.
Ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής.
5) Φύλλο εργασίας:
Προβληματισμός
Σε ένα ηλεκτρικό κινητήρα συνεχούς ρεύματος (DC) με ποιο τρόπο μπορούμε να
αυξομειώσουμε τις στροφές του;
…………………………………………..…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………….……………………….
Επιλέγοντας τον παρακάτω σύνδεσμο και πιέζοντας ταυτόχρονα «Ctrl+ αριστερό κλικ» στο
ποντίκι μεταβαίνετε στην ιστοσελίδα του φωτόδενδρου.
http://photodentro.edu.gr/aggregator/lo/photodentro-lor-8521-6180
Πιέζοντας το ποντίκι στο εικονίδιο του ηλεκτρικού κινητήρα μεταβαίνουμε στον
προσομοιωτή.
στην επάνω δεξιά μπάρα το πρώτο σύμβολο από αριστερά «ένα σφυρί και γερμανικό
κλειδί» μόλις πλησιάσουμε το ποντίκι αναγράφει «ρυθμίσεις» πιέζουμε και ανοίγει μια νέα καρτέλα :
Εάν δυσκολευτήκατε με την ανωτέρω ανάγνωση παρακολουθήστε το βίντεο.
Δραστηριότητα 1
Πειραματιστείτε για να βρείτε πως μεταβάλλονται οι στροφές του δρομέα, όταν αλλάζει η
τάση U της μπαταρίας. Να ορίσετε την ένταση του μαγνητικού πεδίου για Β=1 mT και τον
αριθμό σπειρών n=500. Μεταβάλλετε την τάση για τις τιμές που αναγράφονται στον
παρακάτω πίνακα, ακολουθήστε τις παρακάτω οδηγίες και συμπληρώστε τις τιμές στο
«Γράφημα1.xlsx» του Excel τις στροφές (f) που αναπτύσσει ο κινητήρας.
Τάση σε Volt 3 4 6 8 10 12
f==>rpm Στροφές
ανά λεπτό
Συμπληρώστε τον πίνακα του αρχείου excel «Γράφημα1.xlsx» κάνοντας δεξί κλικ πάνω στο
γράφημα και επιλέγοντας «επεξεργασία δεδομένων…»
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Τάση σε
Volt
2 4 6 8 10
f==>rpm Στροφές ανά λεπτό
f==>rpm
Στροφές ανά
λεπτό
Δραστηριότητα 2
Πειραματιστείτε για να βρείτε πως μεταβάλλονται οι στροφές του δρομέα, όταν αλλάζει
ένταση του μαγνητικού πεδίου Β. Να ορίσετε την τάση U της μπαταρίας για 6V και τον
αριθμό σπειρών n=500. Μεταβάλλετε την ένταση του μαγνητικού πεδίου για τις τιμές που
αναγράφονται στον παρακάτω πίνακα, ακολουθήστε τις παρακάτω οδηγίες και
συμπληρώστε τις τιμές στο «Γράφημα2.xlsx» του Excel τις στροφές (f) που αναπτύσσει ο
κινητήρας.
ένταση του
μαγνητικού
πεδίου σε
mT(μίλιΤέσλα)
0,5 1 2 3 4 5
f⟹rpmΣτροφές
ανά λεπτό
Συμπληρώστε τον πίνακα του αρχείου excel «Γράφημα2.xlsx» κάνοντας δεξί κλικ πάνω στο
γράφημα και επιλέγοντας «επεξεργασία δεδομένων…»
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
f==>rpm Στροφές ανά λεπτό
f==>rpm
Στροφές ανά
λεπτό
Δραστηριότητα 3
Πειραματιστείτε για να βρείτε πως μεταβάλλονται οι στροφές του δρομέα, όταν αλλάζει ο
αριθμός σπειρών n. Να ορίσετε την τάση U της μπαταρίας για 6V και την ένταση του
μαγνητικού πεδίου για Β=1 mT. Μεταβάλλετε τον αριθμό σπειρών για τις τιμές που
αναγράφονται στον παρακάτω πίνακα, ακολουθήστε τις παρακάτω οδηγίες και
συμπληρώστε τις τιμές στο «Γράφημα3.xlsx» του Excel τις στροφές (f) που αναπτύσσει ο
κινητήρας.
αριθμός
σπειρών n
100 200 400 600 800 1000
f⟹rpmΣτροφές
ανά λεπτό
Συμπληρώστε τον πίνακα του αρχείου excel «Γράφημα3.xlsx» κάνοντας δεξί κλικ πάνω στο
γράφημα και επιλέγοντας «επεξεργασία δεδομένων…»
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
f==>rpm Στροφές ανά λεπτό
f==>rpm Στροφές ανά
λεπτό
Δραστηριότητα 4- Ερωτήσεις κατανόησης :
Ενεργοποιούμε το πλαίσιο «περισσότερα»…. Για το πώς; Παρακολουθήστε το αντίστοιχο
βίντεο.
Στο Γράφημα1 με τάση πηγής 2V για ποιο λόγο η αντιηλεκτρεγερτική δύναμη (Ε’ – ΑΗΕΔ)
είναι ίση με το 0;
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Στις αντίστοιχες τιμές των τριών πινάκων παρατηρήστε τι συμβαίνει με την ηλεκτρική ισχύ
(Pηλ) σε συνάρτηση με τις τιμές των στροφών της μηχανής.
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Όταν παρεμβαίνουμε στο κατασκευαστικό μέρος της μηχανής προσθέτοντας σπείρες στον
δρομέα για ποιό λόγο έχουμε αυξομειώσει των στροφών του κινητήρα;
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Συμπεράσματα – Παρατηρήσεις
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Αντιηλεκτρική δύναμη και ρεύμα λειτουργίας Αρχή λειτουργιάς ηλεκτρικού κινητήρα Σ.Ρ. Γράφημα1 Γράφημα2 Γράφημα3
Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κινητήρων Σ.Ρ. Ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής