Dalle gru di sollevamento agli ascensori, i motori a corrente continua (CC) sono tutto intorno a te. Come tutti i motori,Motori DCconvertire l'energia elettrica in un'altra forma di energia, tipicamente movimento meccanico come il sollevamento di un vano ascensore. Puoi descrivere quanta energia producono calcolando la coppia di questi motori CC, una misura della forza di rotazione.
Equazione della coppia
Un motore torque DC funziona facendo passare una corrente elettrica attraverso una bobina in un campo magnetico. La bobina è sagomata in un contorno rettangolare tra i due magneti con il resto della bobina che si estende fuori e lontano dai magneti. La coppia è la forza magnetica che fa girare la bobina e crea energia.
L'equazione di coppia dei progetti di motori CC è
coppia = IBA\sin{\theta}
per ogni giro del motore con la corrente elettricaioin ampere, campo magneticoBin tesla, area delineata dalla bobinaUNin m2 e angolo perpendicolare al filo della bobina "theta"θ. Per utilizzare la coppia di calcolo dei progetti di motori CC, assicurati di capire come funziona la fisica sottostante.
La corrente elettrica descrive il flusso di carica elettrica e lo dirigi nella direzione opposta del flusso di elettroni in unità di ampere (o carica/tempo). Il campo magnetico descrive la propensione di un oggetto magnetico a influenzare una forza su una carica in movimento particella che utilizza unità di tesla proprio come il campo elettrico descrive la forza che influenzerebbe un'energia elettrica caricare. La forza magnetica descrive questa forza fondamentale che consente ai magneti di esercitare proprietà come la coppia.
Design del motore CC
Per un motore a corrente continua, la forza magnetica fa muovere la bobina del filo, ma poiché la bobina farebbe altrimenti muoviti avanti e indietro perché la direzione della forza si inverte continuamente su di essa, motori CC usare uncommutatore, un materiale ad anello diviso, per invertire la corrente e mantenere la bobina in rotazione in una direzione.
Il commutatore utilizza "spazzole" che rimangono a contatto con la corrente elettrica per invertire la direzione. La maggior parte dei motori attuali produce queste parti in carbonio e utilizza meccanismi a molla per invertire continuamente la direzione.
Puoi anche usare la regola della mano destra per calcolare la direzione della coppia. Ilregola della mano destraè un modo per dirti la direzione di una forza magnetica usando la mano destra. Se estendi il pollice, l'indice e il medio verso l'esterno della mano destra, il pollice corrisponderà al direzione della corrente, il dito indice mostra la direzione del campo magnetico e il dito medio sarà la forza magnetica direzione.
Derivazione dell'equazione di coppia
Puoi derivare l'equazione per la coppia dall'equazione di Lorentz,
F=qE+qv\volte B
per forza elettromagneticaF, campo elettricoE, carica elettricaq, velocità della particella caricave campo magneticoB. Nell'equazione, ilXsi riferisce a un prodotto incrociato, che verrà spiegato in seguito.
Tratta la corrente come una linea di particelle cariche e in movimento che creano una forza da un campo magnetico. Che ti permette di riscrivereqv(che ha unità di carica-distanza/tempo) come il prodotto della corrente di carica e la lunghezza del filo (che sarebbe anche carica-metro/tempo).
Poiché hai a che fare solo con una forza magnetica, puoi ignorare ilqEcomponente elettrico e riscrivi l'equazione come
F=IL\volte B
fo corrente I e lunghezza del filol. Per definizione di aprodotto incrociato, puoi riscrivere l'equazione come
F=I|L||B|\sin{\theta}
con le linee che circondano ogni variabile che denotano il valore assoluto. Per un motore DC, puoi riscriverlo comecoppia = IBApeccatoθ.
Per eseguire un calcolo della coppia del motore online, puoi utilizzare un calcolatore online per i tuoi scopi specifici. jCalc.net ne offre uno che emette la coppia del motore per la potenza nominale del motore in ingresso in kW e la velocità del motore in giri/min.