Elektromotor-Generator-Set 07880.00
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Elektromotor-Generator-Set 07880.00
Elektromotor-Generator-Set 07880.00 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG Robert-Bosch-Breite 10 D-37079 Göttingen Telefon Fax E-mail +49 (0) 551 604-0 +49 (0) 551 604-107 [email protected] Abb. 1: Elektromotor-Generator-Set 07880.00. INHALTSVERZEICHNIS 1 SICHERHEITSHINWEISE 2 ZWECK UND EIGENSCHAFTEN 3 DIE TEILE DES BAUSATZES 4 HANDHABUNG 5 GARANTIEHINWEIS 6 ENTSORGUNG 1 SICHERHEITSHINWEISE • Das Gerät ist nur zum Betrieb mit berührungssicheren Kleinspannungen vorgesehen! 2 ZWECK UND EIGENSCHAFTEN Der Bausatz »Elektromotor-Generator« ermöglicht auf fast spielerische Weise in die physikalischen und technischen Zusammenhänge einzudringen, die Elektromotoren, Generatoren und Transformatoren zu Grunde liegen. Dabei lernt man gleichzeitig die Erscheinungen des Elektromagnetismus und der elektromagnetischen Induktion kennen. Hat man erst einmal angefangen, sich mit diesem Bausatz zu beschäftigen, so wird man schnell in seinen Bann gezogen und wird nicht eher ruhen, bis auch die letzte Frage beantwortet, der letzte Versuchsaufbau durchgeführt ist. Man wird erstaunt sein, welche Fülle an technischen und physikalischen Kenntnissen man hiermit erwerben kann. Man lernt den unterschiedlichen Aufbau von Gleich- und Wechselstrommotoren kennen, lernt, wie man aus Gleichstrom Wechselstrom machen kann, was ein Hauptschluss- und was ein Nebenschlussmotor ist, mit welchen Generatoren man Gleich- oder Wechselstrom erzeugen kann. 3 • • • • Vor Inbetriebnahme des Gerätes ist die Betriebsanleitung sorgfältig und vollständig zu lesen. Sie schützen sich und vermeiden Schäden an Ihrem Gerät. Verwenden Sie das Gerät nur für den vorgesehenen Zweck. Das Gerät ist nur zum Betrieb in trockenen Räumen, die kein Explosionsrisiko aufweisen, vorgesehen. Keine anderen Geräte als die vorgesehenen an das Gerät anschließen. DIE TEILE DES BAUSATZES Die Abb. 2 zeigt den ganzen Bausatz. Einige Teile sind dabei bereits zu einem Elektromotor zusammengesteckt worden, die anderen sind einzeln abgebildet. Damit man sich in den anschließenden Texten »fachmännisch« verständigen kann, sollen die einzelnen Bauteile hier genau benannt werden. 1 ist die Grundplatte, auf der alle Aufbauten erstellt werden. Mit ihr fest verbunden ist eine Riemenscheibe mit Kurbel und eine Haltevorrichtung, in die man 1 www.phywe.com, © All rights reserved 07880.00 / 4210 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Grundplatte Polschuhe Permanenter Stabmagnet Spulen Eisenkern Achse mit Stromwender Lagerträger Schleiffedern Verbindungsleitungen Reduzierstecker Messingstab Treibriemen Abb. 2: Einzelteile des Elektromotor-Generator-Sets. 2 ein Paar Polschuhe aus Eisen einsetzen kann. Zwischen diese Polschuhe kann man u.a. 3 einen permanenten Stabmagneten einstecken. Dieser Magnet ist mit einem festsitzenden Kunststoffring umgeben und mit einer Bohrung versehen, durch die man z.B. die Achse 6 stecken kann. 4 sind Spulen. Sie bestehen jeweils aus einem Spulenkörper aus Kunststoff, auf den ein isolierter Kupferdraht (Lackdraht) aufgewickelt ist. Die beiden Enden dieses Drahtes sind an die roten Buchsen der Spulen angelötet. Legt man also eine elektrische Spannung an die beiden roten Buchsen an, so fließt der Strom durch alle Windungen dieser Spule. Eine blaue Buchse ist genau auf halber Länge mit dem Kupferdraht verlötet. Legt man demnach eine elektrische Spannung an eine rote und die blaue Buchse an, so durchläuft der Strom nur die halbe Windungszahl der Spule. Jeder Spulenkörper umschließt einen zylindrischen Hohlraum, den Spulentunnel. In ihn kann 5 ein Eisenkern mit rundem Querschnitt eingesteckt werden. Spulen und Eisenkerne (je 2 Stück im Bausatz) besitzen Bohrungen, mittels derer man sie auf die Achse 6 aufstecken kann. 6 ist eine besonders gestaltete Achse. Wir bezeichnen sie als Achse mit Stromwender (in der Technik auch Kommutator oder Kollektor genannt). Auf diese Achse kann man eine Spule mit Eisenkern oder den permanenten Stabmagneten aufstecken. Beim Aufschieben einer Spule auf diese Achse werden die beiden Stecker des Stromwenders immer in die beiden roten Buchsen der Spule eingesteckt. Dadurch sitzt die Spule immer fest auf der Achse und wird gleichzeitig elektrisch leitend mit dem Stromwender verbunden. Beim Aufstecken des Permanentmagneten auf diese Achse achte man darauf, dass die Stecker des Stromwenders in die ringförmige Furche (Nut) des Kunststoffringes ragen, wodurch auch dieser Magnet fest mit der Achse verbunden wird. Die Achse mit Stromwender wird beim Aufbau eines Motors in zwei Kunststoffbuchsen gelagert. Die eine dieser Buchsen befindet sich in der mit der Grundplatte festverbundenen Halterung, die zweite befindet sich im Lagerträger 7. 7 Lagerträger. Dieser besteht aus einer kleinen Stahlplatte, in der das Achslager und eine Rändelschraube sitzen. Mit Hilfe der Rändelschraube wird der Lagerträger in der kleinen, an der Grundplatte sitzenden Haltevorrichtung festgeschraubt. 8 sind Schleiffedern aus Federbronze, die an Messingplat- ten sitzen und mit Steckbuchsen (d = 4 mm) für elektrischen Anschluss versehen sind. Die Schleiffedern lassen sich in bestimmte Lochpaare der Grundplatte einstecken. Zum Bausatz gehören 4 Schleiffedern. 9 sind zwei Verbindungsleitungen (Kabel) mit Steckern (d = 2 mm). Damit können elektrische Zuleitungen zu den Spulen hergestellt werden. 10 sind sogenannte Reduzierstecker. Mit ihrer Hilfe können die Verbindungsleitungen mit 2 mm-Steckern auch an Steckbuchsen mit 4 mm Durchmesser angeschlossen werden. 11 ist ein Messingstab mit einem Durchmesser von 4 mm, der in manchen Versuchen als Achse verwendet wird. 12 ist ein Treibriemen aus Gummi. Er kann über die große Riemenscheibe mit Kurbel und über die kleine, auf die Achse aufsteckbare Riemenscheibe gelegt werden und dient so zur Kräfteübertragung von der Kurbelscheibe zur Achse. Außer diesen genannten Bauteilen benötigt man zur Durchführung der beschriebenen Versuche eine Spannungsquelle (Stromquelle) für Gleich- und Wechselspannung. Sie sollte mindestens Wahlspannungen von 0 bis 10 V und eine Stromstärke von etwa 2 A bieten. Gut geeignet sind hierzu Stelltransformatoren mit Gleichrichtern, wie sie heute als Schulausrüstung üblich sind. Ferner werden noch zwei Verbindungsleitungen mit 4 mm-Steckern und einer Länge von etwa 500 mm benötigt, sowie ein kleiner Taschenkompass. Zu begrüßen wäre auch, wenn man über ein kleines Messinstrument zur Spannungs- und Strommessung verfügt, das für Gleich- und Wechselstrom einsetzbar ist. Die Messbereiche sollten von einigen Millivolt bzw. Milliampere bis zu etwa 10 Volt und 3 Ampere reichen. 4 HANDHABUNG Vor der Durchführung eines Versuchs sollte erst der zugehörige Text mit seinen Fragen und Hinweisen gelesen werden: denn jeder Versuch gibt die Antwort auf diese jeweiligen Fragen oder zeigt Lösungen von Problemen technischer Art. Die Abbildungen zeigen die technischen Lösungen der gestellten Aufgaben. Man schaue sie sich daher genau an, suche die Besonderheiten der gezeigten Aufbauten und baue erst dann den jeweiligen Versuch nach. Die in den Texten und Abbildungen angegebenen elektrischen Spannungen sollen möglichst nicht überschritten werden. Die meisten Versuche lassen sich bereits bei Spannungen von 4 bis 5 Volt durchführen. Sollte manchmal eine hö- 2 www.phywe.com, © All rights reserved 07880.00 / 4210 here Spannung notwendig sein, so darf man diese nur kurze Zeit (höchstens 2 Minuten) auf die Wicklungen der Spulen einwirken lassen. Bei längerer Dauer können Spulen und Spulenkerne heiß werden und sich verformen. In den Texten ist daher jedes Mal auf die nur kurzzeitige Einschaltung des Stromes hingewiesen. Daraus ergibt sich auch, dass ein Versuch mit diesen Geräten niemals an das Stromnetz (230 V~) direkt angeschlossen werden darf. Stromentnahme aus dem Netz darf grundsätzlich nur über einen Trenntransformator wie oben angegeben erfolgen. Damit die mit dem Bausatz aufgebauten Motoren möglichst leicht laufen, sollten die Achslager öfter mit einem Tropfen Nähmaschinen-, Fahrrad- oder Motorenöl geschmiert werden (immer nur wenig Öl verwenden, damit es nicht verspritzt wird). 5 GARANTIEHINWEIS Für das von uns gelieferte Gerät übernehmen wir innerhalb der EU eine Garantie von 24 Monaten, außerhalb der EU von 12 Monaten. Von der Garantie ausgenommen sind: Schäden, die auf Nichtbeachtung der Bedienungsanleitung, unsachgemäße Behandlung oder natürlichen Verschleiß zurückzuführen sind. Der Hersteller kann nur dann als verantwortlich für Funktion und sicherheitstechnische Eigenschaften des Gerätes betrachtet werden, wenn Instandhaltung, Instandsetzung und Änderungen daran von ihm selbst oder durch von ihm ausdrücklich ermächtigte Stellen ausgeführt werden. 6 ENTSORGUNG Die Verpackung besteht überwiegend aus umweltverträglichen Materialien, die den örtlichen Recyclingstellen zugeführt werden sollten. Entsorgungsmöglichkeiten für das ausgediente Gerät erfahren Sie bei Ihrer Gemeinde- bzw. Stadtverwaltung. 3 www.phywe.com, © All rights reserved 07880.00 / 4210 Konformitätsbegründung und Betriebshinweise für PHYWE Experimentierkästen und Experimentieraufbauten „Technische Empfehlung zur Anwendung des EMVGesetzes auf elektrische und elektronische Unterrichtsgeräte (Lehrmittel)“ REG TP 322 TE 01. Elementare Bauteile (Kapitel 3.1.1) sind einzelne passive oder aktive elektrische oder elektronische Bauelemente (z.B. Steckerkästchen) und fallen nicht unter das EMV-Gesetz. Sie werden nicht geprüft, erhalten keine EG-Konformitätserklärung und in aller Regel keine CE-Kennzeichnung. In Kapitel 3.2.2 (Systeme) und Kapitel 3.2.3 (Anlagen) ist folgende Festlegung getroffen: Systemaufbauten (4.2.2) und Aufbauten aus Experimentierbaukästen müssen den EMVG-Bestimmungen entsprechen. Eine Ausnahme gilt jedoch für solche Systeme bzw. Experimentierkästen, die als reine Bauteilzusammenstellung nur einzelne, nichtselbständig betreibbare Bauteile enthalten, solange diese ausschließlich an Forschungs-, Lehr- und Ausbildungsstätten (Institute, Schulen, Universitäten) ausgeliefert werden, da unterstellt werden kann, dass die Durchführung der Experimente unter Aufsicht von qualifiziertem Personal (EMV-sachkundig) in den entsprechenden Fachräumen erfolgt, und alle erforderlichen Maßnahmen getroffen werden, damit andere Geräte, die außerhalb des Fachraumes bzw. des unmittelbaren elektromagnetischen Umfeldes betrieben werden, in ihrer bestimmungsgemäßen Funktion nicht beeinträchtigt werden. Geeignete Maßnahmen sind z.B. • Abschirmung Potenzialausgleich • große Abstände zu empfindlichen Geräten • Vermeidung von Ausstattung, die zu elektrostatischer Aufladung führen kann (z.B. bestimmte Fußbodenbeläge) • Filterung der Netzzuleitungen emittierender wie emissionsempfindlicher Geräte • Ausschluss von nicht zum Experimentieraufbau gehörender HF-Erzeuger (z.B. Mobiltelefone) • kurze Verbindungsleitungen • kurze Betriebsdauer Diese Konformitätsbegründung ist anzuwenden auf folgende Experimentiersysteme: Schülerbausteinsystem SBS Ident-Nr. 05134.10, .20, .66, .77, .88 Ident-Nr. 05130.10, .20, .88 Magnetbausteinsystem Elektrik/Elektronik Ident-Nr. 05136.10, .20, .88 Ident-Nr. 05145.88 Demonstrations-Steckbausteinsystem Elektrik/Elektronik Ident-Nr. 13051.77, .88 TESS Physik Set Elektrik/Elektronik Ident-Nr. 13281.88; 13282.88 TESS Physik Set Elektrik/Elektronik-Baustein-System Ident-Nr. 05600.88 Ident-Nr. 05601.88 Ident-Nr. 05602.88 Demo-Gerätesatz Elektrik/Elektronik-Baustein-System Ident-Nr. 09400.44, .55, .66, .88 Ident-Nr. 09401.88 Motormodell Ident-Nr. 07850.10, .20, .30, .40 Elektromotor-Generator-Set, Schülerlehrsystem Ident-Nr. 07880.00 Demonstrations-Generatorsystem Ident-Nr. 06550.00 bis 06559.00 Steckplatte mit 4-mm Buchsen Ident-Nr. 06033.00 TESS Physik Set Optik/Atomphysik Sekundarstufe II Ident-Nr. 13286.88 TESS Physik Set Erneuerbare Energie EN1 Ident-Nr. 13287.88 TESS Physik Set Erneuerbare Energie EN2 Ident-Nr. 13288.88 Hinweis Die aufgeführten Experimentiersysteme dürfen nur mit berührungsungefährlichen Spannungen d.h. Spannungen < 25 V AC oder < 60 V DC betrieben werden! 4 www.phywe.com, © All rights reserved 07880.00 / 4210