Des grues de levage aux ascenseurs, les moteurs à courant continu (CC) sont tout autour de vous. Comme tous les moteurs,Moteurs à courant continuconvertir l'énergie électrique en une autre forme d'énergie, généralement un mouvement mécanique tel que le levage d'une cage d'ascenseur. Vous pouvez décrire la quantité d'énergie qu'ils produisent en calculant le couple de ces moteurs à courant continu, une mesure de la force de rotation.
Équation de couple
Un moteur couple à courant continu fonctionne en faisant passer un courant électrique à travers une bobine dans un champ magnétique. La bobine est en forme de rectangle entre les deux aimants, le reste de la bobine s'étendant à l'extérieur des aimants. Le couple est la force magnétique qui fait tourner la bobine et crée de l'énergie.
L'équation de couple des conceptions de moteurs à courant continu est
couple = IBA\sin{\theta}
pour chaque tour du moteur avec le courant électriquejeen ampères, champ magnétiqueBen teslas, zone délimitée par la bobine
Le courant électrique décrit le flux de charge électrique, et vous le dirigez dans la direction opposée du flux d'électrons en unités d'ampères (ou charge/temps). Le champ magnétique décrit la propension d'un objet magnétique à influencer une force sur une charge en mouvement particule en utilisant des unités de teslas tout comme la façon dont le champ électrique décrit la force qui affecterait un charger. La force magnétique décrit cette force fondamentale qui permet aux aimants d'exercer des propriétés telles que le couple.
Conception de moteur à courant continu
Pour un moteur à courant continu, la force magnétique fait bouger la bobine de fil, mais parce que la bobine Sinon, déplacez-vous d'avant en arrière car la direction de la force s'inverse continuellement, les moteurs à courant continu utiliser uncommutateur, un matériau à bague fendue, pour inverser le courant et maintenir la bobine en rotation dans un sens.
Le commutateur utilise des « balais » qui restent en contact avec le courant électrique pour inverser le sens. La plupart des moteurs actuels fabriquent ces pièces en carbone et utilisent des mécanismes à ressort pour inverser continuellement la direction.
Vous pouvez également utiliser la règle de la main droite pour calculer la direction du couple. lerègle de la main droiteest un moyen de vous indiquer la direction d'une force magnétique à l'aide de votre main droite. Si vous étendez votre pouce, votre index et votre majeur vers l'extérieur de votre main droite, le pouce correspondra à la direction du courant, l'index vous montre la direction du champ magnétique et le majeur sera la force magnétique direction.
Dérivation de l'équation de couple
Vous pouvez dériver l'équation du couple de l'équation de Lorentz,
F=qE+qv\fois B
pour la force électromagnétiqueF, champ électriqueE, charge électriqueq, vitesse de la particule chargéevet champ magnétiqueB. Dans l'équation, leXfait référence à un produit croisé, qui sera expliqué plus loin.
Traitez le courant comme une ligne de particules chargées en mouvement qui créent une force à partir d'un champ magnétique. Cela vous permet de réécrireqv(qui a des unités de charge-distance/temps) comme produit du courant de charge et de la longueur du fil (qui serait également charge-mètre/temps).
Parce que vous n'avez affaire qu'à une force magnétique, vous pouvez ignorer leqEcomposant électrique et réécrivez l'équation comme
F=IL\fois B
Fou courant I et longueur de filL. Par la définition d'unproduit croisé, vous pouvez réécrire l'équation sous la forme
F=I|L||B|\sin{\theta}
avec les lignes entourant chaque variable indiquant la valeur absolue. Pour un moteur à courant continu, vous pouvez le réécrire commecouple = IBApéchéθ.
Pour effectuer un calcul de couple moteur en ligne, vous pouvez utiliser un calculateur en ligne pour vos besoins spécifiques. jCalc.net en propose un qui génère le couple moteur pour la puissance nominale du moteur d'entrée en kW et la vitesse du moteur en tr/min.