Περιεχόμενο
Από τους ανυψωτικούς γερανούς στους ανελκυστήρες, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος (DC) είναι όλοι γύρω σας. Όπως όλοι οι κινητήρες, DC κινητήρες μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μια άλλη μορφή ενέργειας, συνήθως μηχανική κίνηση όπως η ανύψωση ενός φρεατίου ανελκυστήρα. Μπορείτε να περιγράψετε πόση ενέργεια παράγουν με τον υπολογισμό της ροπής αυτών των μοτέρ DC, ένα μέτρο περιστροφικής δύναμης.
Εξίσωση ροπής
Ένας κινητήρας ροπής συνεχούς ρεύματος δουλεύει περνώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός πηνίου σε ένα μαγνητικό πεδίο. Το πηνίο διαμορφώνεται σε σχήμα ορθογωνίου μεταξύ των δύο μαγνητών και το υπόλοιπο πηνίο εκτείνεται έξω και μακριά από τους μαγνήτες. Η ροπή είναι η μαγνητική δύναμη που προκαλεί την περιστροφή του πηνίου και τη δημιουργία ενέργειας.
Η εξίσωση ροπής των μοτέρ DC είναι ροπή = IBA_sin_θ για κάθε στροφή του κινητήρα με το ηλεκτρικό ρεύμα Εγώ σε ενισχυτές, μαγνητικό πεδίο σι σε teslas, περιοχή που περιγράφεται από το πηνίο ΕΝΑ σε m2 και γωνία κάθετη στο σύρμα πηνίου "θήτα" θ. Για να χρησιμοποιήσετε τη ροπή υπολογισμού των μοτέρ DC, σιγουρευτείτε ότι καταλαβαίνετε πώς λειτουργεί η υποκείμενη φυσική.
Το ηλεκτρικό ρεύμα περιγράφει τη ροή του ηλεκτρικού φορτίου και τον κατευθύνετε προς την αντίθετη κατεύθυνση της ροής ηλεκτρονίων σε μονάδες αμπέρ (ή φόρτισης / χρόνου). Το μαγνητικό πεδίο περιγράφει την τάση ενός μαγνητικού αντικειμένου να επηρεάζει μια δύναμη σε ένα κινούμενο φορτισμένο σωματίδιο χρησιμοποιώντας μονάδες teslas όπως επίσης και το πώς το ηλεκτρικό πεδίο περιγράφει τη δύναμη που θα επηρέαζε ένα ηλεκτρικό φορτίο. Η μαγνητική δύναμη περιγράφει αυτή τη θεμελιώδη δύναμη που επιτρέπει στους μαγνήτες να ασκούν ιδιότητες όπως η ροπή στρέψης.
Σχεδίαση μοτέρ DC
Για έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος, η μαγνητική δύναμη προκαλεί την κίνηση του πηνίου του σύρματος, αλλά επειδή το πηνίο θα μπορούσε διαφορετικά να κινείται εμπρός και πίσω επειδή η κατεύθυνση της δύναμης συνεχώς αναστρέφοντας επάνω του, οι κινητήρες DC χρησιμοποιούν ένα μετατροπέας ηλεκτρικού ρεύματος, ένα υλικό διαχωρισμένου δακτυλίου, για να αντιστρέψει το ρεύμα και να κρατήσει το πηνίο να περιστρέφεται προς μία κατεύθυνση.
Ο μετατροπέας χρησιμοποιεί "βούρτσες" που παραμένουν σε επαφή με το ηλεκτρικό ρεύμα για να αντιστρέψουν την κατεύθυνση. Οι περισσότεροι σύγχρονοι κινητήρες κατασκευάζουν αυτά τα μέρη άνθρακα και χρησιμοποιούν μηχανισμούς με ελατήρια για να αντιστρέφουν συνεχώς την κατεύθυνση.
Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τον κανόνα του δεξιού χεριού για να υπολογίσετε την κατεύθυνση της ροπής. ο δεξί κανόνα είναι ένας τρόπος να σας πω τη διεύθυνση μιας μαγνητικής δύναμης χρησιμοποιώντας το δεξί σας χέρι. Εάν επεκτείνετε τον αντίχειρα, τον δείκτη και το μεσαίο δάχτυλό σας προς τα έξω στο δεξί σας χέρι, ο αντίχειρας θα αντιστοιχεί στην κατεύθυνση του ρεύματος, ο δείκτης δείχνει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου και το μεσαίο δάκτυλο θα είναι μαγνητική διεύθυνση δύναμης.
Παραγωγή της Εξίσωσης ροπής
Μπορείτε να αντλήσετε την εξίσωση ροπής από την εξίσωση Lorentz, F = qE + qv x Β για ηλεκτρομαγνητική δύναμη φά, ηλεκτρικό πεδίο μι, ηλεκτρικό φορτίο q, ταχύτητα του φορτισμένου σωματιδίου v και το μαγνητικό πεδίο σι. Στην εξίσωση, το Χ αναφέρεται σε ένα εγκάρσιο προϊόν, το οποίο θα εξηγηθεί αργότερα.
Αντιμετωπίστε το ρεύμα ως γραμμή κινητών φορτισμένων σωματιδίων που δημιουργούν μια δύναμη από ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτό σας επιτρέπει να ξαναγράψετε qv (που έχει μονάδες απόστασης / χρόνου φόρτισης) ως προϊόν του ρεύματος φόρτισης και του μήκους του καλωδίου (το οποίο θα ήταν επίσης μετρητής χρέωσης / χρόνος).
Γιατί ασχολείστε μόνο με μια μαγνητική δύναμη, μπορείτε να αγνοήσετε το qE ηλεκτρική συνιστώσα και ξαναγράψτε την εξίσωση ως F = IL x B f_ή το ρεύμα Ι και το μήκος του καλωδίου _L. Με τον ορισμό του a cross προϊόν, μπορείτε να ξαναγράψετε την εξίσωση ως F = I | L || B | _sin_θ με τις γραμμές που περιβάλλουν κάθε μεταβλητή να δηλώνει την απόλυτη τιμή. Για ένα μοτέρ συνεχούς ρεύματος, μπορείτε να το ξαναγράψετε ως ροπή = IBA_sin_θ.
Για να κάνετε online υπολογισμό ροπής κινητήρα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή για τους συγκεκριμένους σκοπούς σας. Το jCalc.net προσφέρει ένα σύστημα που εξάγει ροπή κινητήρα για την ονομαστική τιμή του κινητήρα σε kW και την ταχύτητα του κινητήρα σε RPM.