Od zdvíhacích žeriavov po výťahy sú motory na jednosmerný prúd všade okolo vás. Rovnako ako všetky motory,Jednosmerné motoryprevádzať elektrickú energiu na inú formu energie, zvyčajne mechanický pohyb, napríklad zdvihnutie výťahovej šachty. Môžete opísať, koľko energie produkujú, výpočtom krútiaceho momentu týchto jednosmerných motorov, čo je miera rotačnej sily.
Rovnica krútiaceho momentu
Jednosmerný krútiaci momentový motor pracuje tak, že elektrický prúd prechádza cievkou v magnetickom poli. Cievka je tvarovaná v obdĺžnikovom obryse medzi dvoma magnetmi a zvyšok cievky vyčnieva von a preč od magnetov. Krútiaci moment je magnetická sila, ktorá spôsobuje točenie cievky a vytváranie energie.
Rovnica krútiaceho momentu konštrukcií jednosmerného motora je
krútiaci moment = IBA \ sin {\ theta}
pre každé otočenie motora elektrickým prúdomJav zosilňovačoch, magnetické poleBv tesla, oblasť ohraničená špirálouAv m2 a uhol kolmý na cievny drôt "theta"θ. Ak chcete použiť výpočet krútiaceho momentu návrhov jednosmerného motora, musíte pochopiť, ako funguje základná fyzika.
Elektrický prúd popisuje tok elektrického náboja a vy ho smerujete v protismere toku elektrónov v jednotkách ampérov (alebo náboja / času). Magnetické pole popisuje sklon magnetického objektu ovplyvňovať silu na pohybujúci sa náboj častice využívajúce jednotky Teslase rovnako ako elektrické pole popisuje silu, ktorá by ovplyvnila elektrický prúd poplatok. Magnetická sila popisuje túto základnú silu, ktorá umožňuje magnetom vyvíjať vlastnosti ako krútiaci moment.
Dizajn jednosmerného motora
Pre jednosmerný motor spôsobuje magnetická sila pohyb cievky drôtu, ale preto, že by sa to stalo inak sa pohybujte tam a späť, pretože smer sily sa naň neustále obracia, jednosmerné motory použite akomutátor, materiál s rozdeleným krúžkom, na obrátenie prúdu a udržanie cievky v rotácii v jednom smere.
Komutátor používa na zmenu smeru „kefy“, ktoré zostávajú v kontakte s elektrickým prúdom. Väčšina súčasných motorov vyrába tieto časti uhlíka a používa pružinové mechanizmy na neustále obrátenie smeru.
Pravidlo pravej ruky môžete použiť aj na výpočet smeru krútiaceho momentu. Thepravidlo pravej rukyje spôsob, ako vám pravou rukou povie, smer magnetickej sily. Ak na pravej ruke natiahnete palec, ukazovák a prostredník smerom von, palec bude zodpovedať znaku v smere prúdu, ukazovák ukazuje smer magnetického poľa a prostredník bude magnetická sila smer.
Odvodenie rovnice krútiaceho momentu
Rovnicu pre krútiaci moment môžete odvodiť z Lorentzovej rovnice,
F = qE + qv \ krát B
pre elektromagnetickú siluF, elektrické poleE, nabíjačkaq, rýchlosť nabitej časticeva magnetické poleB. V rovnici jeXoznačuje krížový produkt, ktorý bude vysvetlený neskôr.
S prúdom zaobchádzajte ako s líniou pohybujúcich sa nabitých častíc, ktoré vytvárajú silu z magnetického poľa. To vám umožní prepisovaťqv(ktorá má jednotky nabíjacej vzdialenosti / času) ako súčin nabíjacieho prúdu a dĺžky vodiča (čo by tiež bolo nabíjací meter / čas).
Pretože máte do činenia iba s magnetickou silou, môžete ignorovaťqEelektrická zložka a opíšte rovnicu ako
F = IL \ krát B
falebo prúd I a dĺžka drôtuĽ. Podľa definície akrížový produkt, môžete rovnicu prepísať na
F = I | L || B | \ sin {\ theta}
pričom riadky obklopujúce každú premennú označujú absolútnu hodnotu. Pre jednosmerný motor ho môžete prepísať nakrútiaci moment = IBAhriechθ.
Ak chcete vykonať online výpočet krútiaceho momentu motora, môžete na svoje konkrétne účely použiť online kalkulačku. jCalc.net jednu ponúka ktorý vydáva krútiaci moment motora pre vstupný výkon motora v kW a rýchlosť motora v RPM.