(15分)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,让电动机的转轴固定不动时的电流”。
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?
1、电路的连接如下图解析所示;2、见解析;3、(1) 52.7%;(2) 0.91W;(3) 大于46.5%。
题目分析:1、欲使双刀双掷开关掷向下功掷向上时,通过电动机的电流方向相反,则只需把双刀双掷的两个动片接在电源两端,当接下时,通过电动中的电流一个方向,再接上端时,通过电动机中的电流又一个方向,故连接的电路如图所示。
或者是把电源与下端的两个接线柱接通,双刀双掷开关的动片与电动机接通,开关的上、下四个静片分别交叉连接也可以实现题意的目的)
2、与输入轴固定在一起的齿轮周长小,齿轮数少,与输出轴固定在一起的齿轮周长大,齿轮数多。因此,输入轴转动很多圈才能带动输出轴转动一圈,实现减速的功能。
3、(1)由于电动机正常运行时的总功率P总=U额×I额=12V×0.34A=4.08W,
电动机的额定输出功率P出=2.15W,
故电动机以额定功率运行时的效率η=×100%=52.7%。
(2)电动机正常运行时的电阻R==8.82Ω,
故电动机的热损耗功率为P热=I额2×R=(0.34A)2×8.82Ω=1.02W,
电动机的额外功率P额=P总-P出=4.08W-2.15W=1.93W,
故电动机的机械损耗功率P损=P额-P热=1.93W-1.02W=0.91W。
(3)对于传动装置,其输入的功率为P入=2.15W,窗帘拉开时克服阻力做的功为W有=2×F×s=2×2N×1.5m=6J;故传动装置的机械效率=46.5%。
故要求其传动装置的机械效率大于46.5%。