小明自己设计并动手将房间里的窗帘改成电动窗帘。为此他购置了微型电动机及减速装置、电源、双刀双掷开关、滑轮、皮带、拉绳等器材,对原有的窗帘盒进行改造。1.如图22甲所示,小明在窗帘盒(上方的双虚线框)内安装了电动装置,电动装置通过拉绳拉着窗帘一起运动。改变通过微型电动机的电流方向,就可改变其转轴转动的方向,从而将窗帘打开或关闭。利用双刀双掷开关,可以实现电源对电动机供电电流方向的改变。请你在图22甲右侧的虚线框内,完成电源、双刀双掷开关和接线柱间的电路连接。2.电动机的转速一般很高,需要安装减速装置,如图22乙所示。请说明减速装置的减速原理。3.下表是所使用的微型电动机的部分数据。表格中,额定功率是“电动机在额定电压和额定电流下工作时的输出功率”,堵转电流是“在额定电压下,让电动机的转轴同定不动时的电流”。
请根据表中的有关数据计算:
(1)以额定功率运行时,该电动机的效率为多少?
(2)电动机的额外功率主要由热损耗和机械损耗造成,请分别求出以额定功率运行时,该电动机的热损耗功率和机械损耗功率?
(3)在图22甲中,减速装置、飞轮、皮带、滑轮、拉绳共同构成了传动装置。已知每半边的窗帘滑轨长度为1.5m,要求自动窗帘能够在6s内从完全关闭到完全打开。拉动半边窗帘时,挂钩和滑轨间的平均摩擦力为2N。则安装电动窗帘时,对传动装置的机械效率有何要求?
解析:
1.设计电路如下图所示。
2.与输入轴固定在一起的齿轮周长小、齿轮数少,而与输出轴固定在一起的齿轮周长大、齿轮数多。因此输入轴转动很多圈,输出轴才转动一圈。从而实现减速功能。
3.(1)以额定功率运行时,电动机的输入总功率是:
P总=U总I总=12V×0.34A=4.08W
η= | P额定 | = | 2.15W | =52.7% |
P总 | 4.08W |
(2)电动机的内阻
r= | U额 | = | 12V | =8.8Ω |
I堵 | 1.36A |
热损耗功率:
P热=I额2r=(0.34A)2×8.8Ω=1.02W
机械损耗功率:
P机=P总-P热-P额=4.08W-1.02W-2.15W=0.91W
(3)其输入功率为:
P入=P额=2.15W
其窗帘的运行速度:
v= | S | = | 1.5m | =0.25m/s |
t | 6s |
传动装置输入功率:
P出=2Fv=2×2N×0.25m/s=1W
传动效率至少:
η= | P出 | = | 1W | =46.5% |
P入 | 2.15W |
因此,要求传输装置的效率要大于46.5%
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