Come calcolare la corrente del motore con la resistenza degli avvolgimenti

Secondo la legge di Ohm, la corrente (I) attraverso un filo conduttore è direttamente proporzionale alla tensione applicata (V) e alla resistenza del filo (R). Questa relazione non cambia se il filo viene avvolto attorno a un nucleo per formare il rotore di un motore elettrico. In forma matematica, la legge di Ohm è

oppure, per mettere corrente e resistenza su lati diversi del segno di uguale:

La resistenza del filo dipende dal diametro, dalla lunghezza, dalla conduttività e dalla temperatura ambiente. Il filo di rame è utilizzato nella maggior parte dei motori e il rame ha una delle più alte conduttività di qualsiasi metallo.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

La legge di Ohm ti dice che la corrente attraverso un filo - anche un lungo filo avvolto attorno a un solenoide del motore - è uguale alla tensione divisa per la resistenza. È possibile determinare la resistenza di una bobina del motore conoscendo la sezione del filo, il raggio del solenoide e il numero di avvolgimenti.

La legge di Ohm ti dice che puoi calcolare la corrente attraverso un avvolgimento del motore se conosci la tensione e la resistenza del filo. La tensione è facile da determinare. È possibile collegare un voltmetro ai terminali della fonte di alimentazione e misurarlo. Determinare l'altra variabile, la resistenza del filo, non è così semplice, perché dipende da quattro variabili.

La resistenza del filo è inversamente proporzionale al diametro del filo e alla conduttività, il che significa che aumenta man mano che questi parametri si riducono. D'altra parte, la resistenza è direttamente proporzionale alla lunghezza e alla temperatura del filo: aumenta all'aumentare di questi parametri. Per rendere le cose ancora più complicate, la stessa conduttività cambia con la temperatura. Tuttavia, se si effettuano le misurazioni a una temperatura particolare, come la temperatura ambiente, sia la temperatura che la conduttività diventa una costante e devi solo considerare la lunghezza del filo e il suo diametro per calcolare il filo resistenza. La resistenza (R) diventa uguale a una costante (k) moltiplicata per il rapporto tra la lunghezza del filo (l) e il diametro (d):

È necessario conoscere sia la lunghezza del filo avvolto attorno a un solenoide del motore che il diametro del filo per calcolare la resistenza. Tuttavia, se conosci il calibro del filo, conosci il diametro, perché puoi cercarlo in una tabella. Alcune tabelle aiutano ulteriormente elencando la resistenza per lunghezza standard per fili di tutti i calibri. Ad esempio, il diametro del filo calibro 16 è 1,29 mm o 0,051 pollici e la resistenza per 1.000 piedi è 4,02 ohm.

Alla fine della giornata, tutto ciò che devi veramente misurare è la lunghezza del filo, supponendo che tu conosca il calibro del filo. In un solenoide del motore, il filo viene avvolto più volte attorno a un nucleo, quindi per calcolarne la lunghezza sono necessarie due informazioni: il raggio del nucleo (r) e il numero di avvolgimenti (n). La lunghezza di un avvolgimento è uguale alla circonferenza del nucleo – 2πr – quindi la lunghezza totale del filo è 2πrn. Usa questa espressione per calcolare la lunghezza del filo e, una volta che lo conosci, puoi estrapolare la resistenza da una tabella di resistenza.

Conoscendo la tensione applicata e avendo calcolato la resistenza del filo, hai tutto ciò che ti serve per applicare la legge di Ohm per determinare la corrente che scorre attraverso la bobina. Poiché l'intensità della corrente determina l'intensità del campo magnetico indotto della bobina, questa informazione consente di quantificare la potenza del motore.