De la ridicarea macaralelor la lifturi, motoarele cu curent continuu (DC) sunt în jurul tău. Ca toate motoarele,Motoare de curent continuuconverti energia electrică într-o altă formă de energie, de obicei mișcare mecanică, cum ar fi ridicarea unui arbore de lift. Puteți descrie cantitatea de energie pe care o produc calculând cuplul acestor motoare de curent continuu, o măsură a forței de rotație.
Ecuația cuplului
Un motor de cuplu continuu funcționează prin trecerea unui curent electric printr-o bobină într-un câmp magnetic. Bobina are forma unui contur dreptunghiular între cei doi magneți, restul bobinei extinzându-se și îndepărtându-se de magneți. Cuplul este forța magnetică care determină rotirea bobinei și crearea de energie.
Ecuația de cuplu a modelelor de motor continuu este
cuplu = IBA \ sin {\ theta}
pentru fiecare rotire a motorului cu curent electricEuîn amperi, câmp magneticBîn teslas, zonă conturată de bobinăAin m2 și unghiul perpendicular pe firul bobinei "theta"θ. Pentru a utiliza cuplul de calcul al proiectelor motoarelor de curent continuu, asigurați-vă că înțelegeți cum funcționează fizica de bază.
Curentul electric descrie fluxul de sarcină electrică și îl direcționați în direcția opusă fluxului de electroni în unități de amperi (sau încărcare / timp). Câmpul magnetic descrie tendința ca un obiect magnetic să influențeze o forță asupra unei sarcini în mișcare folosind unități de tesla la fel ca modul în care câmpul electric descrie forța care ar afecta un electric încărca. Forța magnetică descrie această forță fundamentală care permite magneților să exercite proprietăți precum cuplul.
Proiectare motor DC
Pentru un motor de curent continuu, forța magnetică determină mișcarea bobinei de sârmă, dar pentru că bobina ar face-o în caz contrar, mișcați înainte și înapoi, deoarece direcția forței inversează continuu asupra acesteia, motoarele de curent continuu folosește ocomutator, un material cu inel divizat, pentru a inversa curentul și a menține bobina rotind într-o singură direcție.
Comutatorul folosește „perii” care rămân în contact cu curentul electric pentru a inversa direcția. Majoritatea motoarelor actuale fac aceste părți din carbon și utilizează mecanisme cu arc pentru a inversa continuu direcția.
De asemenea, puteți utiliza regula din dreapta pentru a calcula direcția cuplului.regula dreaptaeste un mod de a vă spune direcția unei forțe magnetice folosind mâna dreaptă. Dacă extindeți degetul mare, degetul arătător și degetul mijlociu spre exterior pe mâna dreaptă, degetul mare va corespunde cu direcția curentului, degetul arătător vă arată direcția câmpului magnetic, iar degetul mijlociu va fi forța magnetică direcţie.
Derivarea ecuației cuplului
Puteți obține ecuația cuplului din ecuația Lorentz,
F = qE + qv \ ori B
pentru forța electromagneticăF, câmp electricE, incarcare electricaq, viteza particulei încărcatevși câmpul magneticB. În ecuație,Xse referă la un produs încrucișat, care va fi explicat mai târziu.
Tratați curentul ca linie de particule încărcate în mișcare, care creează o forță dintr-un câmp magnetic. Asta vă permite să rescriețiqv(care are unități de încărcare-distanță / timp) ca produs al curentului de încărcare și lungimea firului (care ar fi, de asemenea, încărcător-metru / timp).
Deoarece aveți de-a face doar cu o forță magnetică, puteți ignoraqEcomponentă electrică și rescrieți ecuația ca
F = IL \ ori B
fsau curentul I și lungimea firuluiL. Prin definiția aprodus încrucișat, puteți rescrie ecuația ca
F = I | L || B | \ sin {\ theta}
cu liniile care înconjoară fiecare variabilă denotând valoarea absolută. Pentru un motor DC, îl puteți rescrie cacuplu = IBApăcatθ.
Pentru a efectua un calcul al cuplului motorului online, puteți utiliza un calculator online pentru scopurile dvs. specifice. jCalc.net oferă unul care produce cuplul motorului pentru puterea nominală a motorului în kW și turația motorului în RPM.