Phương trình Lực xoắn của Động cơ DC là gì?

Phương trình Mô-men xoắn của Động cơ DC là gì?

Định nghĩa Mô-men xoắn

Mô-men xoắn trong động cơ DC được định nghĩa là xu hướng của lực để gây ra hoặc thay đổi chuyển động quay.

Khi máy DC được tải, dù là động cơ hay máy phát điện, các dây dẫn rotor mang dòng điện. Các dây dẫn này nằm trong từ trường của khe hở không khí. 

Do đó, mỗi dây dẫn trải qua một lực. Các dây dẫn nằm gần bề mặt của rotor tại cùng bán kính từ tâm của nó. Do đó, mô-men xoắn được tạo ra ở chu vi của rotor và rotor bắt đầu quay. Thuật ngữ mô-men xoắn được giải thích tốt nhất bởi Dr. 

Huge d Young là biện pháp định lượng xu hướng của lực để gây ra chuyển động quay, hoặc để đưa ra sự thay đổi trong chuyển động quay. Đó thực sự là momen của lực tạo ra hoặc thay đổi chuyển động quay.

Phương trình mô-men xoắn được cho bởi,

Trong đó, F là lực theo hướng tuyến tính.

R là bán kính của vật thể đang quay,

và θ là góc, lực F tạo thành với vector R

Động cơ DC là máy quay nơi mô-men xoắn là tham số quan trọng. Hiểu phương trình mô-men xoắn của động cơ DC là cần thiết để xác định đặc điểm hoạt động của nó.

Để thiết lập phương trình mô-men xoắn, hãy xem xét sơ đồ mạch cơ bản của động cơ DC và phương trình điện áp của nó.Nhìn vào sơ đồ bên cạnh, ta thấy, nếu E là điện áp nguồn, Eb là điện áp ngược lại được tạo ra và Ia, Ra lần lượt là dòng điện và điện trở của armature thì phương trình điện áp được cho bởi,

Để suy ra phương trình mô-men xoắn của động cơ DC, chúng ta nhân cả hai vế của phương trình điện áp với Ia.

Bây giờ Ia2.Ra là công suất mất do nhiệt của cuộn dây armature, và công suất cơ học hiệu quả thực sự cần thiết để tạo ra mô-men xoắn mong muốn của máy DC được cho bởi,

Công suất cơ học Pm liên quan đến mô-men xoắn điện từ Tg như sau,

Trong đó, ω là tốc độ theo rad/sec.

Bây giờ bằng cách đặt phương trình (4) và (5) bằng nhau, ta có,

Bây giờ để đơn giản hóa phương trình mô-men xoắn của động cơ DC, chúng ta thay thế.

Trong đó, P là số cực,

φ là thông lượng từ mỗi cực,

Z là số dây dẫn,

A là số đường dẫn song song,

và N là tốc độ của động cơ DC.

Thay thế phương trình (6) và (7) vào phương trình (4), ta có:

Mô-men xoắn thu được được gọi là mô-men xoắn điện từ của động cơ DC. Bằng cách trừ đi tổn thất cơ học và quay, ta có mô-men xoắn cơ học.

Vì vậy,

Đó là phương trình mô-men xoắn của động cơ DC. Nó có thể được đơn giản hóa hơn nữa như sau:

Điều này là hằng số cho một máy cụ thể và do đó mô-men xoắn của động cơ DC chỉ thay đổi theo thông lượng từ φ và dòng điện armature Ia.

Phương trình mô-men xoắn của động cơ DC cũng có thể được giải thích dựa trên hình dưới đây

Dòng điện/dây dẫn Ic = Ia A

Do đó, lực trên mỗi dây dẫn = fc = BLIa/A

Bây giờ mô-men xoắn Tc = fc. r = BLIa.r/A

Do đó, tổng mô-men xoắn được tạo ra của máy DC là,

Phương trình mô-men xoắn của động cơ DC có thể được đơn giản hóa hơn nữa như sau:

Điều này là hằng số cho một máy cụ thể và do đó mô-men xoắn của động cơ DC chỉ thay đổi theo thông lượng từ φ và dòng điện armature Ia.