Od zvedacích jeřábů po výtahy jsou stejnosměrné motory všude kolem vás. Jako všechny motoryStejnosměrné motorypřevádět elektrickou energii na jinou formu energie, obvykle mechanický pohyb, jako je zvedání výtahové šachty. Můžete popsat, kolik energie produkují, výpočtem točivého momentu těchto stejnosměrných motorů, což je míra rotační síly.
Rovnice točivého momentu
Stejnosměrný momentový motor pracuje tak, že prochází elektrickým proudem cívkou v magnetickém poli. Cívka je tvarována v obdélníkovém obrysu mezi dvěma magnety, přičemž zbytek cívky vyčnívá ven a pryč od magnetů. Kroutící moment je magnetická síla, která způsobuje otáčení cívky a vytváření energie.
Rovnice točivého momentu konstrukcí stejnosměrného motoru je
točivý moment = IBA \ sin {\ theta}
pro každou otáčku motoru elektrickým proudemJáv zesilovačích, magnetické poleBv teslase, oblast ohraničená cívkouAv m2 a úhel kolmý k cívkovému drátu "theta"θ. Chcete-li použít výpočet točivého momentu návrhů stejnosměrných motorů, ujistěte se, že rozumíte tomu, jak funguje základní fyzika.
Elektrický proud popisuje tok elektrického náboje a vy jej směrujete v opačných směrech toku elektronů v jednotkách ampér (nebo náboj / čas). Magnetické pole popisuje sklon magnetického objektu ovlivňovat sílu na pohybující se náboj částice využívající jednotky Teslase stejně jako elektrické pole popisuje sílu, která by ovlivnila elektrický nabít. Magnetická síla popisuje tuto základní sílu, která umožňuje magnetům vyvíjet vlastnosti, jako je točivý moment.
Design stejnosměrného motoru
U stejnosměrného motoru magnetická síla způsobí pohyb cívky drátu, ale protože cívka ano jinak se pohybujte tam a zpět, protože směr síly se na něj neustále obrací, stejnosměrné motory použijte akomutátor, materiál s rozděleným prstencem, pro obrácení proudu a udržování cívky v otáčení v jednom směru.
Komutátor používá ke změně směru „štětce“, které zůstávají v kontaktu s elektrickým proudem. Většina současných motorů vyrábí tyto části uhlíku a používá pružinové mechanismy k nepřetržitému obrácení směru.
Pravidlo pravé ruky můžete také použít k výpočtu směru točivého momentu. Thepravidlo pravé rukyje způsob, jak vám pravou rukou sdělit směr magnetické síly. Pokud na pravé ruce natáhnete palec, ukazováček a prostředník směrem ven, palec bude odpovídat ve směru proudu vám ukazováček ukazuje směr magnetického pole a prostřední prst bude magnetická síla směr.
Odvození rovnice krouticího momentu
Rovnici pro točivý moment můžete odvodit z Lorentzovy rovnice,
F = qE + qv \ krát B
pro elektromagnetickou síluF, elektrické poleE, elektrický nábojqrychlost nabité částiceprotia magnetické poleB. V rovnici jeXoznačuje křížový produkt, který bude vysvětlen později.
S proudem zacházejte jako s pohybujícími se nabitými částicemi, které vytvářejí sílu z magnetického pole. To vám umožní přepsatqv(který má jednotky nabíjecí vzdálenosti / času) jako součin nabíjecího proudu a délky drátu (což by byl také nabíjecí metr / čas).
Protože máte co do činění pouze s magnetickou silou, můžete ignorovatqEelektrickou součást a přepište rovnici jako
F = IL \ krát B
Fnebo proud I a délka drátuL. Podle definice akřížový produkt, můžete rovnici přepsat jako
F = I | L || B | \ sin {\ theta}
přičemž řádky obklopující každou proměnnou označují absolutní hodnotu. U stejnosměrného motoru jej můžete přepsat jakotočivý moment = IBAhříchθ.
Chcete-li provést výpočet točivého momentu motoru online, můžete pro své konkrétní účely použít online kalkulačku. jCalc.net jednu nabízí který vydává točivý moment motoru pro vstupní výkon motoru v kW a otáčky motoru v RPM.
