Зміст
Від вантажопідйомних кранів до ліфтів, навколо вас є двигуни постійного струму (постійного струму). Як і всі мотори, Двигуни постійного струму перетворюють 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
Мотор постійного струму працює, пропускаючи електричний струм через котушку в магнітному полі. Котушка має форму прямокутника, контур між двома магнітами, а решта котушки виходить назовні та від магнітів. Крутний момент - це магнітна сила, яка змушує котушку крутитися і створювати енергію.
Рівняння крутного моменту конструкцій двигунів постійного струму становить крутний момент = IBA_sin_θ на кожен оборот двигуна електричним струмом Я в амперах, магнітному полі Б в теслах, області, окресленої котушкою А в м2 і кут, перпендикулярний котушці дроту "тета" θ. Щоб використовувати розрахунковий крутний момент конструкцій двигунів постійного струму, переконайтеся, що ви розумієте, як працює основна фізика.
Електричний струм описує потік електричного заряду, а ви направляєте його в протилежному напрямку потоку електронів в одиницях ампер (або заряду / часу). Магнітне поле описує схильність магнітного об'єкта впливати на силу на рухому заряджену частинку з використанням одиниць тесла так само, як електричне поле описує силу, яка впливатиме на електричний заряд. Магнітна сила описує цю основну силу, яка дозволяє магнітам проявляти такі властивості, як крутний момент.
Дизайн двигуна постійного струму
Для двигуна постійного струму магнітна сила призводить до переміщення котушки дроту, а тому що котушка в іншому випадку рухатиметься вперед-назад, тому що напрямок сили постійно обертається на неї, двигуни постійного струму використовують a комутатор- розділене кільце, щоб повернути струм і тримати обертання котушки в одному напрямку.
Комутатор використовує "щітки", які залишаються в контакті з електричним струмом, щоб повернути напрямок. Більшість сучасних двигунів роблять ці частини з вуглецю і використовують механізми, що завантажуються пружиною, щоб безперервно повертати напрямок.
Ви також можете скористатися правим правилом для обчислення напрямку крутного моменту. The праворучне правило - це спосіб сказати вам напрямок магнітної сили правою рукою. Якщо простягнути великий палець, вказівний і середній палець назовні на правій руці, великий палець буде відповідати напрямку струму, вказівний палець покаже вам напрямок магнітного поля, а середній палець буде напрям магнітної сили.
Отримання рівняння крутного моменту
Ви можете отримати рівняння крутного моменту з рівняння Лоренца, F = qE + qv x B для електромагнітної сили Ж, електричне поле Е, електричний заряд q, швидкість зарядженої частинки v і магнітне поле Б. У рівнянні х відноситься до поперечного продукту, що буде пояснено пізніше.
Розглядайте струм як лінію рухомих заряджених частинок, які створюють силу з магнітного поля. Це дозволяє вам переписати qv (що має одиниці відстані заряду / часу) як добуток струму заряду та довжини дроту (що також було би зарядним метром / часом).
Оскільки ви маєте справу лише з магнітною силою, ви можете ігнорувати це qE електричної складової і перепишіть рівняння як F = IL x B f = струм I і довжина дроту _L. За визначенням а перехресний продукт, ви можете переписати рівняння як F = I | L || B | _sin_θ при цьому рядки, що оточують кожну змінну, позначають абсолютне значення. Для двигуна постійного струму його можна переписати як крутний момент = IBA_sin_θ.
Щоб виконати обчислення крутного моменту двигуна в Інтернеті, ви можете використовувати онлайн-калькулятор для своїх конкретних цілей. jCalc.net пропонує такий, який видає крутний момент двигуна для вхідного моменту двигуна в кВт та швидкості обертання двигуна в об / хв.