Fra løftekraner til heiser, likestrømsmotorer er rundt deg. Som alle motorer,DC-motorerkonvertere elektrisk energi til en annen form for energi, typisk mekanisk bevegelse som løfting av en heissjakt. Du kan beskrive hvor mye energi de produserer ved å beregne dreiemomentet til disse DC-motorene, et mål på rotasjonskraft.
Momentligning
En DC-dreiemomentmotor fungerer ved å føre en elektrisk strøm gjennom en spole i et magnetfelt. Spolen er formet i et rektangeloversikt mellom de to magneter med resten av spolen som strekker seg ut og bort fra magneten. Dreiemomentet er den magnetiske kraften som får spolen til å spinne og skape energi.
Momentligningen for likestrømsmotordesign er
dreiemoment = IBA \ sin {\ theta}
for hver sving av motoren med den elektriske strømmenJegi forsterkere, magnetfeltBi teslas, område skissert av spolenENi m2 og vinkel vinkelrett på spoletråden "theta"θ. For å bruke beregningsmomentet til DC-motordesigner, må du forstå hvordan den underliggende fysikken fungerer.
Elektrisk strøm beskriver strømmen av elektrisk ladning, og du dirigerer den i motsatt retning av elektronstrømmen i ampere (eller ladning / tid). Magnetfeltet beskriver tilbøyeligheten for en magnetisk gjenstand til å påvirke en kraft på en bevegelig ladet partikkel ved bruk av enheter av teslas akkurat som hvordan elektrisk felt beskriver kraften som vil påvirke en elektrisk lade. Magnetkraft beskriver denne grunnleggende kraften som lar magneter utøve egenskaper som dreiemoment.
DC Motor Design
For en likestrømsmotor fører magnetkraften til at trådspolen beveger seg, men fordi spolen ville gjort det ellers beveger seg frem og tilbake fordi kraftretningen kontinuerlig snur på den, likestrømsmotorer bruk enkommutator, et delt ringmateriale, for å reversere strømmen og holde spolen roterende i en retning.
Kommutatoren bruker "børster" som forblir i kontakt med den elektriske strømmen for å snu retningen. De fleste dagens motorer lager disse delene av karbon og bruker fjærbelastede mekanismer for kontinuerlig å reversere retningen.
Du kan også bruke regelen til høyre for å beregne dreiemomentretningen. Dehøyre regeler en måte å fortelle deg retningen til en magnetisk kraft ved å bruke høyre hånd. Hvis du strekker tommelen, pekefingeren og langfingeren utover på høyre hånd, vil tommelen tilsvare strømretning, viser pekefingeren retningen på magnetfeltet og langfingeren vil være magnetisk kraft retning.
Utledning av dreiemomentligningen
Du kan utlede ligningen for dreiemoment fra Lorentz-ligningen,
F = qE + qv \ ganger B
for elektromagnetisk kraftF, elektrisk feltE, elektrisk ladningq, hastigheten på den ladede partikkelenvog magnetfeltB. I ligningen er denxrefererer til et kryssprodukt, som vil bli forklart senere.
Behandle strømmen som en linje av bevegelige, ladede partikler som skaper en kraft fra et magnetfelt. Det lar deg skrive omqv(som har enheter av ladeavstand / tid) som produkt av ladestrøm og lengden på ledningen (som også vil være lademåler / tid).
Fordi du bare har å gjøre med en magnetisk kraft, kan du ignorereqEelektrisk komponent og skriv ligningen om som
F = IL \ ganger B
feller nåværende I og lengden på ledningenL. Ved definisjonen av enkryssprodukt, kan du skrive ligningen på nytt som
F = I | L || B | \ sin {\ theta}
med linjene rundt hver variabel som angir den absolutte verdien. For en DC-motor kan du skrive den om somdreiemoment = IBAsyndθ.
For å utføre en motormomentberegning online, kan du bruke en online kalkulator til dine spesifikke formål. jCalc.net tilbyr en som gir ut motorens dreiemoment for nominell motoreffekt i kW og motorhastighet i turtall.