От кранове за повдигане до асансьори, двигателите с постоянен ток (DC) са навсякъде около вас. Както всички двигатели,DC двигателипреобразува електрическата енергия в друга форма на енергия, обикновено механично движение като повдигане на асансьорна шахта. Можете да опишете колко енергия произвеждат, като изчислите въртящия момент на тези постояннотокови двигатели, мярка за въртелива сила.
Уравнение на въртящия момент
Двигателят с въртящ момент с постоянен ток работи чрез преминаване на електрически ток през бобина в магнитно поле. Намотката е оформена в правоъгълен контур между двата магнита, като останалата част от намотката се простира навън и се отдалечава от магнитите. Въртящият момент е магнитната сила, която кара спиралата да се върти и да създава енергия.
Уравнението на въртящия момент на конструкциите на двигатели с постоянен ток е
въртящ момент = IBA \ sin {\ theta}
за всеки оборот на двигателя с електрическия токАзв усилватели, магнитно полеБ.в тесла, област, очертана от намотката
Електрическият ток описва потока на електрически заряд и вие го насочвате в обратна посока на електронния поток в единици ампери (или заряд / време). Магнитното поле описва склонността на магнитен обект да влияе на сила върху движещ се заред частица, използваща единици тесла, точно както електрическото поле описва силата, която би повлияла на електрическото зареждане. Магнитната сила описва тази основна сила, която позволява на магнитите да упражняват свойства като въртящ момент.
Дизайн на DC мотор
За двигател с постоянен ток магнитната сила кара намотката на проводника да се движи, но тъй като намотката би го направила в противен случай се движете напред-назад, защото посоката на силата непрекъснато се обръща върху него, DC двигатели използвайкомутатор, материал с разделен пръстен, за да обърне тока и да поддържа намотката да се върти в една посока.
Комутаторът използва "четки", които остават в контакт с електрическия ток, за да обърнат посоката. Повечето съвременни двигатели правят тези части от въглерод и използват пружинно натоварени механизми, за да обръщат непрекъснато посоката.
Можете също да използвате правилото отдясно, за да изчислите посоката на въртящия момент. Theдясно правилое начин да ви кажа посоката на магнитна сила с помощта на дясната ръка. Ако удължите палеца, показалеца и средния пръст навън от дясната си ръка, палецът ще съответства на посока на тока, показалецът ви показва посоката на магнитното поле и средният пръст ще бъде магнитна сила посока.
Извеждане на уравнението на въртящия момент
Можете да извлечете уравнението за въртящ момент от уравнението на Лоренц,
F = qE + qv \ пъти по B
за електромагнитна силаF, електрическо полеЕ., електрически зарядq, скорост на заредената частицаvи магнитно полеБ.. В уравнението,хсе отнася до кръстосан продукт, който ще бъде обяснен по-късно.
Третирайте тока като линия на движещи се, заредени частици, които създават сила от магнитно поле. Това ви позволява да пренапишетеqv(който има единици заряд / разстояние / време) като произведение на зарядния ток и дължината на проводника (което също би било измервателен уред / време).
Тъй като имате работа само с магнитна сила, можете да игнориратеqEелектрически компонент и пренапишете уравнението като
F = IL \ по B
еили ток I и дължина на проводникаL. По дефиницията на aкръстосан продукт, можете да презапишете уравнението като
F = I | L || B | \ sin {\ theta}
с редовете около всяка променлива, обозначаващи абсолютната стойност. За двигател с постоянен ток можете да го пренапишете катовъртящ момент = IBAгряхθ.
За да извършите онлайн изчисляване на въртящия момент, можете да използвате онлайн калкулатор за вашите специфични цели. jCalc.net предлага такъв който извежда въртящ момент на двигателя за номинална мощност на двигателя в kW и скорост на двигателя в RPM.