من رافعات الرفع إلى المصاعد ، توجد محركات التيار المباشر (DC) في كل مكان حولك. مثل كل المحركات ،محركات التيار المستمرتحويل الطاقة الكهربائية إلى شكل آخر من أشكال الطاقة ، عادة حركة ميكانيكية مثل رفع عمود المصعد. يمكنك وصف مقدار الطاقة التي ينتجونها عن طريق حساب عزم دوران محركات التيار المستمر ، وهو مقياس لقوة الدوران.
معادلة عزم الدوران
يعمل محرك عزم DC عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر ملف في مجال مغناطيسي. يتشكل الملف في شكل مستطيل بين المغناطيسين مع امتداد باقي الملف إلى الخارج وبعيدًا عن المغناطيسات. عزم الدوران هو القوة المغناطيسية التي تجعل الملف يدور ويولد الطاقة.
معادلة عزم الدوران لتصميمات محرك التيار المستمر هي
عزم الدوران = IBA \ sin {\ theta}
لكل دورة للمحرك بالتيار الكهربائيأنافي الامبير ، المجال المغناطيسيبفي منطقة تسلا ، المنطقة التي يحددها الملفأفي م2 وزاوية عمودية على سلك الملف "ثيتا"θ. لاستخدام حساب عزم الدوران لتصميمات محركات التيار المستمر ، تأكد من فهمك لكيفية عمل الفيزياء الأساسية.
يصف التيار الكهربائي تدفق الشحنة الكهربائية ، وتوجهه في الاتجاه المعاكس لتدفق الإلكترون بوحدات الأمبير (أو الشحنة / الوقت). يصف المجال المغناطيسي الميل لجسم مغناطيسي للتأثير على قوة على شحنة متحركة الجسيم باستخدام وحدات التسلا تمامًا كما يصف المجال الكهربائي القوة التي من شأنها أن تؤثر على الكهرباء الشحنة. تصف القوة المغناطيسية هذه القوة الأساسية التي تسمح للمغناطيس بممارسة خصائص مثل عزم الدوران.
تصميم محرك DC
بالنسبة لمحرك DC ، تتسبب القوة المغناطيسية في تحريك ملف السلك ، ولكن لأن الملف سيتحرك بخلاف ذلك تتحرك للخلف وللأمام لأن اتجاه القوة ينعكس باستمرار عليها ، محركات التيار المستمر إستخدمالعاكس، وهي مادة ذات حلقة مقسمة ، لعكس التيار والحفاظ على دوران الملف في اتجاه واحد.
يستخدم المبدل "فرشًا" تظل على اتصال مع التيار الكهربائي لعكس الاتجاه. تصنع معظم المحركات الحالية هذه الأجزاء من الكربون وتستخدم آليات محملة بنابض لعكس الاتجاه باستمرار.
يمكنك أيضًا استخدام قاعدة اليد اليمنى لحساب اتجاه عزم الدوران. الحكم اليد اليمنىهي طريقة لإخبارك باتجاه القوة المغناطيسية باستخدام يدك اليمنى. إذا قمت بتمديد إصبعك الإبهام والسبابة والإصبع الأوسط للخارج على يدك اليمنى ، فسوف يتوافق الإبهام مع اتجاه التيار ، يظهر لك السبابة اتجاه المجال المغناطيسي وسيكون الإصبع الأوسط قوة مغناطيسية اتجاه.
اشتقاق معادلة عزم الدوران
يمكنك اشتقاق معادلة عزم الدوران من معادلة لورنتز ،
F = qE + qv \ مرات ب
للقوة الكهرومغناطيسيةF، الحقل الكهربائيه، شحنة كهربائيةف، سرعة الجسيم المشحونالخامسوالمجال المغناطيسيب. في المعادلة ،xيشير إلى منتج متقاطع ، والذي سيتم شرحه لاحقًا.
تعامل مع التيار كخط متحرك للجسيمات المشحونة التي تخلق قوة من مجال مغناطيسي. هذا يتيح لك إعادة الكتابةqv(التي تحتوي على وحدات مسافة الشحن / الوقت) كمنتج لتيار الشحن وطول السلك (والذي سيكون أيضًا مقياس الشحن / الوقت).
نظرًا لأنك تتعامل فقط مع قوة مغناطيسية ، يمكنك تجاهلqEمكون كهربائي وأعد كتابة المعادلة كـ
F = IL \ مرات ب
Fأو أنا الحالي وطول السلكإل. من خلال تعريف أالمنتوج الوسيط، يمكنك إعادة كتابة المعادلة كـ
F = I | L || B | \ sin {\ theta}
مع الخطوط المحيطة بكل متغير تشير إلى القيمة المطلقة. بالنسبة لمحرك DC ، يمكنك إعادة كتابته كـعزم الدوران = IBAالخطيئةθ.
لإجراء حساب لعزم دوران المحرك عبر الإنترنت ، يمكنك استخدام آلة حاسبة على الإنترنت لأغراضك الخاصة. تقدم jCalc.net واحدة الذي ينتج عزم دوران المحرك لتصنيف محرك الإدخال بالكيلوواط وسرعة المحرك في دورة في الدقيقة.
