Содержание
От грузоподъемных кранов до лифтов, двигатели постоянного тока (DC) находятся вокруг вас. Как и все моторы, Двигатели постоянного тока преобразуйте 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, а остальная часть катушки проходит от магнитов и от них. Крутящий момент - это магнитная сила, которая заставляет катушку вращаться и создавать энергию.
Уравнение крутящего момента конструкции двигателя постоянного тока крутящий момент = IBA_sin_θ за каждый оборот двигателя с электрическим током я в амперах, магнитное поле В в тесла, область, обозначенная катушкой в м2 и угол перпендикулярный катушке провода "тета" θ, Чтобы использовать расчетный крутящий момент конструкции двигателя 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 заряда / времени). Магнитное поле описывает склонность магнитного объекта к воздействию силы на движущуюся заряженную частицу, используя единицы тесла, так же, как электрическое поле описывает силу, которая будет влиять на электрический заряд. 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 провода двигаться, но поскольку катушка в противном случае двигалась бы взад и вперед, потому что направление силы непрерывно меняется на нее, двигатели постоянного тока используют коммутатор, материал с разрезным кольцом, для изменения тока и поддержания вращения катушки в одном направлении.
Коммутатор использует «щетки», которые остаются в контакте с электрическим током, чтобы изменить направление. Большинство современных двигателей изготавливают эти детали из углерода и используют подпружиненные механизмы для постоянного изменения направления.
Вы также можете использовать правило правой руки для расчета направления крутящего момента. правая рука это способ сообщить вам направление магнитной силы, используя вашу правую руку. Если вы вытяните большой, указательный и средний пальцы наружу правой руки, большой палец будет соответствовать направлению тока, указательный палец покажет направление магнитного поля, а средний палец будет направлением магнитной силы.
Вывод уравнения крутящего момента
Вы можете вывести уравнение для крутящего момента из уравнения Лоренца, F = qE + qv x B для электромагнитной силы F, электрическое поле Е, электрический заряд Qскорость заряженной частицы v и магнитное поле В, В уравнении Икс относится к перекрестному произведению, которое будет объяснено позже.
Рассматривайте ток как линию движущихся заряженных частиц, которые создают силу от магнитного поля. Это позволяет вам переписать QV (который имеет единицы измерения заряд-расстояние / время) как произведение тока заряда на длину провода (который также будет измерителем заряда / временем).
Поскольку вы имеете дело только с магнитной силой, вы можете игнорировать QE электрический компонент и переписать уравнение как F = IL x B f_или ток I и длина провода _L, По определению перекрестное произведение, вы можете переписать уравнение как F = I | L || B | _sin_θ с линиями, окружающими каждую переменную, обозначающие абсолютное значение. Для двигателя постоянного тока вы можете переписать его как крутящий момент = IBA_sin_θ.
Чтобы выполнить онлайн-расчет крутящего момента двигателя, вы можете использовать онлайн-калькулятор для ваших конкретных целей. jCalc.net предлагает тот, который выводит крутящий момент двигателя для номинальной мощности двигателя в кВт и скорости двигателя в об / мин.