Навколо вас - від підйомних кранів до ліфтів - двигуни постійного струму (постійного струму). Як і всі двигуни,Двигуни постійного струмуперетворюють електричну енергію в іншу форму енергії, як правило, механічний рух, такий як підйом шахти ліфта. Ви можете описати, скільки енергії вони виробляють, обчисливши крутний момент цих двигунів постійного струму, міру сили обертання.
Рівняння крутного моменту
Двигун крутного моменту постійного струму працює, пропускаючи електричний струм через котушку в магнітному полі. Котушка має прямокутний контур між двома магнітами, а решта котушки витягується і відходить від магнітів. Крутний момент - це магнітна сила, яка змушує котушку обертатися і створювати енергію.
Рівняння крутного моменту конструкцій двигуна постійного струму становить
крутний момент = IBA \ sin {\ theta}
для кожного обертання двигуна з електричним струмомЯв амперах, магнітне полеBу Теслах, область, окреслена котушкоюAв м2 і кут, перпендикулярний котушковому проводу "тета"θ. Щоб використовувати розрахунковий момент крутного моменту конструкцій двигуна постійного струму, переконайтеся, що ви розумієте, як працює основна фізика.
Електричний струм описує потік електричного заряду, і ви спрямовуєте його в протилежному напрямку потоку електронів в одиницях ампер (або заряду / часу). Магнітне поле описує схильність магнітного об'єкта впливати на силу на рухомий заряджений частинок, використовуючи одиниці тесла, точно так само, як електричне поле описує силу, яка впливає на електрику заряду. Магнітна сила описує цю основну силу, яка дозволяє магнітам надавати такі властивості, як крутний момент.
Дизайн двигуна постійного струму
Для двигуна постійного струму магнітна сила змушує котушку дроту рухатися, але тому, що котушка рухається в іншому випадку рухайтеся вперед і назад, оскільки напрямок сили постійно обертається на ньому, двигуни постійного струму використовувати aкомутатор, розділене кільце, для зворотного струму та утримання котушки, що обертається в одному напрямку.
Комутатор використовує "щітки", які залишаються в контакті з електричним струмом, щоб змінити напрямок. Більшість сучасних двигунів виготовляють ці частини з вуглецю і використовують підпружинені механізми, щоб постійно змінювати напрямок.
Ви також можете скористатися правильним правилом для розрахунку напрямку крутного моменту.правило правої рукице спосіб сказати вам напрямок магнітної сили за допомогою правої руки. Якщо великий палець, вказівний і середній палець витягнути назовні на правій руці, великий палець відповідатиме напрям струму, вказівний палець показує напрямок магнітного поля, а середній палець буде магнітною силою напрямку.
Виведення рівняння крутного моменту
Ви можете отримати рівняння крутного моменту з рівняння Лоренца,
F = qE + qv \ разів B
для електромагнітної силиF, електричне полеЕ, електричний зарядq, швидкість зарядженої частинкиvі магнітне полеB. У рівнянні,хвідноситься до поперечного продукту, що буде пояснено далі.
Поставтеся до струму як до лінії рухомих, заряджених частинок, які створюють силу від магнітного поля. Це дозволяє вам переписатиqv(що має одиниці заряду-відстань / час) як добуток струму заряду та довжини дроту (який також буде вимірювачем заряду / часу).
Оскільки ви маєте справу лише з магнітною силою, ви можете ігноруватиqEелектричної складової і перепишіть рівняння як
F = IL \ разів B
fабо струм I і довжина дротуL. За визначенням aперехресний продукт, Ви можете переписати рівняння як
F = I | L || B | \ sin {\ theta}
лініями, що оточують кожну змінну, що позначають абсолютне значення. Для двигуна постійного струму ви можете переписати його яккрутний момент = IBAгріхθ.
Щоб виконати розрахунок крутного моменту двигуна в Інтернеті, ви можете використовувати онлайн-калькулятор для своїх конкретних цілей. jCalc.net пропонує один що видає крутний момент двигуна для номінальної потужності двигуна в кВт і швидкості обертання двигуна в об / хв.