Двигатели постоянного тока (DC) - от подъемных кранов до лифтов - повсюду вокруг вас. Как и все моторы,Двигатели постоянного токапреобразовывать электрическую энергию в другую форму энергии, обычно механическое движение, такое как подъем шахты лифта. Вы можете описать, сколько энергии они производят, рассчитав крутящий момент этих двигателей постоянного тока, меру вращательной силы.
Уравнение крутящего момента
Моментный двигатель постоянного тока работает, пропуская электрический ток через катушку в магнитном поле. Катушка имеет форму прямоугольника между двумя магнитами, при этом остальная часть катушки выступает наружу и от магнитов. Крутящий момент - это магнитная сила, которая заставляет катушку вращаться и создавать энергию.
Уравнение крутящего момента для двигателей постоянного тока:
крутящий момент = IBA \ sin {\ theta}
за каждый оборот двигателя с электрическим токомяв амперах, магнитное полеBв теслах, площадь, очерченная катушкойАв м2 и угол, перпендикулярный проводу катушки «тета»
θ. Чтобы использовать расчет крутящего момента для двигателей постоянного тока, убедитесь, что вы понимаете, как работает основная физика.Электрический ток описывает поток электрического заряда, и вы направляете его в направлении, противоположном потоку электронов, в единицах ампер (или заряд / время). Магнитное поле описывает склонность магнитного объекта воздействовать силой на движущийся заряженный объект. частица, использующая единицы тесла, точно так же, как электрическое поле описывает силу, которая будет влиять на электрическую заряжать. Магнитная сила описывает эту фундаментальную силу, которая позволяет магнитам проявлять такие свойства, как крутящий момент.
Конструкция двигателя постоянного тока
Для двигателя постоянного тока магнитная сила заставляет катушку с проволокой двигаться, но потому что катушка будет в противном случае двигайтесь вперед и назад, потому что направление силы постоянно меняется на противоположное, двигатели постоянного тока использоватькоммутатор, материал с разъемным кольцом, чтобы реверсировать ток и поддерживать вращение катушки в одном направлении.
Коммутатор использует «щетки», которые остаются в контакте с электрическим током, чтобы изменить направление. Большинство современных двигателей делают эти части из углерода и используют подпружиненные механизмы для непрерывного изменения направления.
Вы также можете использовать правило правой руки для расчета направления крутящего момента. Вправило правой рукиэто способ указать вам направление магнитной силы, используя вашу правую руку. Если вы вытянете большой, указательный и средний пальцы правой руки наружу, большой палец будет соответствовать направление тока, указательный палец показывает направление магнитного поля, а средний палец - магнитная сила направление.
Вывод уравнения крутящего момента
Вы можете вывести уравнение для крутящего момента из уравнения Лоренца,
F = qE + qv \ раз B
для электромагнитной силыF, электрическое полеE, электрический зарядq, скорость заряженной частицыvи магнитное полеB. В уравненииИксотносится к перекрестному произведению, которое будет объяснено позже.
Рассматривайте ток как линию движущихся заряженных частиц, которые создают силу из магнитного поля. Это позволяет вам переписатьqv(который имеет единицы заряд-расстояние / время) как произведение зарядного тока и длины провода (который также будет заряд-метр / время).
Поскольку вы имеете дело только с магнитной силой, вы можете игнорироватьqEэлектрическую составляющую и перепишем уравнение как
F = IL \ раз B
жили ток I и длина проводаL. По определениюперекрестное произведение, вы можете переписать уравнение как
F = I | L || B | \ sin {\ theta}
с линиями, окружающими каждую переменную, обозначающими абсолютное значение. Для двигателя постоянного тока его можно переписать каккрутящий момент = IBAгрехθ.
Чтобы рассчитать крутящий момент двигателя в режиме онлайн, вы можете использовать онлайн-калькулятор для ваших конкретных целей. jCalc.net предлагает один который выводит крутящий момент двигателя для входной мощности двигателя в кВт и скорости двигателя в об / мин.