Charakteristiky elektromotoru

Úkol: Změřte voltampérové charakteristiky elektromotoru v různých režimech provozu.

Vybavení: elektromotor, dřevěný kolíček na prádlo, potenciometr, zdroj napětí, spojovací vodiče, dva multimetry, kleště.

Elektromotor se na rozdíl od běžných spotřebičů (žárovka, rezistor, svítivá dioda) chová nezvykle – ze zdroje odebírá proud podle toho, jak moc je zatížený (tj. jak velký výkon po něm požadujeme). Pokud se může volně točit, počíná si jinak, než pokud musí roztáčet složité soukolí.

Vaším úkolem v této laboratorní práci bude změřit závislosti proudu na napětí elektromotoru v různých provozních režimech: motor naprázdno, motor se zablokovanou hřídelí, motor se zátěží.

Postup měření:

1. Zapojte obvod podle schématu.
2. Změřte charakteristiku motoru bez zátěže. Napětí na motoru zvyšujte potenciometrem postupně od nuly po maximum, zapisujte hodnoty napětí a proudu.
3. Pokud máte k dispozici vhodný motorek a vybavení, změřte i frekvenci otáček motorku v závislosti na napětí.
4. Proveďte stejné měření, ale osku motoru držte v kleštích, aby se nemohla otáčet. Pozor! Během měření pouštějte proud do motoru jen po nejkratší nutnou dobu! Může dojít k jeho přehřátí a spálení!
5. Zátěž motoru modelujte tak, že jeho osku chytnete do kolíčku na prádlo. Při provozu musí motor překonávat tření kolíčku. Napodobíte tak situaci, při níž by motor poháněl nějaký spotřebič. Opět změřte charakteristiku motoru.
6. Ze všech tří měření vytvořte grafy závislosti proudu tekoucího elektromotorem na napětí.

Otázky:

1. Každý spotřebič má charakteristický tvar grafu závislosti proudu na napětí. Jakému spotřebiči se podobá charakteristika zablokovaného motoru?
2. Zkuste najít příčinu toho, že nezatíženým motorem teče velmi malý proud.
3. Pokud jste pořádně proměřili charakteristiky i pro malá napětí, je v grafu motoru běžícího naprázdno viditelné zalomení průběhu charakteristiky. Co se v tom okamžiku stalo?
4. Odhadněte, jak by se změnila třetí charakteristika, kdyby se zátěž motoru zmenšila nebo zvětšila.
5. Proč je nebezpečné, když se elektromotor při práci zasekne?
6. Pokud jste měřili i otáčky motorku, jak závisí jejich frekvence na napětí?

Poznámky pro učitele

Pro měření je možné použít libovolný elektromotor vymontovaný ze staré hračky nebo bateriového spotřebiče. Při měření je nutné hlídat rozsah ampérmetru – při zablokování motoru může dojít k nárůstu proudu o více než desetinásobek!

Vzorová data:

Elektromotorek naprázdno

U (V)	0,08	0,12	0,29	0,65	1,25	2	3,05	4,02	5,29	6,23	7,25	7,8	9,02
I (mA)	8,2	12,1	17	17,4	18	18,8	20	21	22,7	23,7	25,5	26,9	30

Zablokovaný elektromotorek

U (V)	0,6	0,9	1,4	1,86	2,4	2,9	3,66	4,5	5
I (mA)	57	86	133	175	220	270	340	420	470

Elektromotorek zatížený kolíčkem na prádlo

U (V)	0,15	0,46	0,75	1,34	1,72	2,2	2,75	3,64	4,4	5,09	6,23	7,61	8,9
I (mA)	14,2	43,6	60	70,4	74,7	76,8	79,8	81	82	80	80	82,4	84,1

A totéž v grafu:

Měření otáček motorku:

Je potřeba použít motorek s tyčkou, která je drátem uchycena ke hřídeli (viz obrázek).

Použijte libovolný software pro nahrávání zvuku (zde je použit freeware Audacity). K roztočenému motorku přiložte proužek papíru – nárazy tyčky nahrajte.

Ze záznamu určete čas jedné otáčky motoru (je lepší jich změřit 10 a dobu jedné otáčky dopočítat) a z ní frekvenci otáček.

Vzorová data:

U (V)	1,5	2,9	4,5	6,1	7,5	9
I (mA)	19	21	27	33	41	52
f (Hz)	9,8	21,8	34,4	46,7	57,5	69,0