Инженерная олимпиада 2024, 9 класс, задача 5
Необходимо обеспечить такое подключение электродвигателя постоянного тока к источнику, которое может обеспечить вращение двигателя в двух направлениях (реверсное подключение). Предложите простейшую цепь подключения, в состав которой входят: источник постоянного напряжения, электродвигатель постоянного тока, провода и две кнопки-выключателя с самовозвратом на один или два провода (при нажатии на кнопку-выключатель с самовозвратом один или два провода замыкаются, при отпускании - размыкаются; см. рисунок). Цепь должна работать так. При не нажатых кнопках двигатель не вращается. При нажатой одной кнопке и не нажатой второй двигатель вращается в одном направлении. При нажатой второй кнопке и не нажатой первой двигатель вращается в противоположном направлении, при нажатых обеих кнопках - не вращается. Указание. При смене полярности подключения электродвигателя постоянного тока меняется направление его вращения.
Решение.
Основная идея реверсного подключения двигателя постоянного тока заключается в использовании мостовой цепи (см. схему цепи на рисунке 1), причем двигатель нужно включить в «мост» цепи. Тогда при замыкании выключателей и и размыкании выключателей и ток через двигатель течет слева направо, а при замыкании выключателей и и размыкании выключателей и ток через двигатель течет справа налево (т.е. в этих случаях двигатель вращается в разные стороны).
При замыкании или размыкании всех выключателей ток через двигатель не течет, двигатель не вращается. Таким образом, с помощью двух кнопок выключателей с самовозвратом нужно осуществить показанное подключение.
Одновременно разрывать два провода можно, например, с помощью соединения, схема которого показана на рисунке 2.
Правильная основная идея составления нужной цепи - смена направления тока через двигатель
Правильная принципиальная идея цепи - включение двигателя в мостовую цепь с четырьмя выключателями, попарно замыкающими подводящие к мосту провода
Правильное использование выключателя с самовозвратом на 2 провода
Правильная итоговая цепь
Обоснование заданной работы реверсного подключения