Wat is die Werkprinsipe van 'n Gelykstroommoor?

Wat is die werkingprinsipe van 'n Gelykstroommoor?

Gelykstroommoor definisie

'n Gelykstroommoor word gedefinieer as 'n toestel wat direkte elektriese energie in meganiese energie omskep deur gebruik te maak van magnetiese velde en elektriese strome.

Gelykstroommotors speel 'n kritieke rol in die moderne nywerheid. Die begrip van die werkprinsip van 'n Gelykstroommoor, wat ons in hierdie artikel ondersoek, begin met sy fundamentele enkellus konstruksie.

Die basiese konstruksie van 'n Gelykstroommoor bevat 'n armatuur wat stroom dra, wat aan die voedingseinde verbind is deur kommunikasiesegmente en borste. Die armatuur word tussen die noord- en suidpool van 'n permanente of 'n elektromagneet geplaas soos in die diagram hierbo getoon word.

Wanneer direkstroom deur die armatuur vloei, ervaar dit 'n meganiese krag van die omringende magneete. Om volledig te verstaan hoe 'n Gelykstroommoor funksioneer, is dit noodsaaklik om Fleming se linkerkantregel te verstaan, wat help om die rigting van die krag op die armatuur te bepaal.

As 'n stroomdraende geleider loodreg in 'n magneeties veld geplaas word, dan ervaar die geleider 'n krag in die rigting wat wederkerig loodreg is tot beide die rigting van die veld en die stroomdraende geleider.

Fleming se Linkerkantregel kan die rigting van rotasie van die motor bepaal. Hierdie regel sê dat as ons die wyservinger, middelvinger en duim van ons linkerkant uitstreel sodat die middelvinger in die rigting van die stroom in die geleider is, en die wyservinger langs die rigting van die magneetiese veld is, d.w.s. van noord na suidpool, dan wys die duim die rigting van die geskepte meganiese krag.

Vir 'n duidelike begrip van die prinsip van 'n Gelykstroommoor moet ons die grootte van die krag bepaal, deur die diagram hieronder in ag te neem.

Ons weet dat wanneer 'n oneindig klein laading dq met 'n snelheid 'v' onder die invloed van 'n elektriese veld E en 'n magneetiese veld B laat vloei, die Lorentz-krag dF wat deur die laading ervaar word gegee word deur:

Vir die operasie van 'n Gelykstroommoor, word E = 0 oorweeg.

D.w.s. dit is die kruisprodukt van dq v en die magneetiese veld B.

Waar, dL die lengte van die geleider is wat laading q dra.

Uit die eerste diagram kan ons sien dat die konstruksie van 'n Gelykstroommoor sodanig is dat die rigting van die stroom deur die armatuurgeleider altyd loodreg is tot die veld. Dus werk die krag op die armatuurgeleider in die rigting loodreg tot beide die uniforme veld, en die stroom is konstant.

So as ons die stroom aan die linkerkant van die armatuurgeleider I neem, en die stroom aan die regterkant van die armatuurgeleider -I, omdat hulle in teenoorgestelde rigtings vloei.

Dan is die krag op die linkerkant van die armatuurgeleider,

Op dieselfde manier, die krag op die regterkant geleider,

Daarom kan ons sien dat by daardie posisie die krag aan elke kant gelyk in grootte is, maar teenoorgestelde in rigting. Aangesien die twee geleiders deur 'n afstand w = breedte van die armatuurturn geskei word, produseer die twee teenoorgestelde krage 'n rotasiekrag of 'n koppeling wat lei tot die rotasie van die armatuurgeleider.

Laat ons nou die uitdrukking van die koppeling ondersoek wanneer die armatuurturn 'n hoek van α (alfa) met sy beginposisie skep. Die geproduseerde koppeling word gegee deur, 

Hier is α (alfa) die hoek tussen die vlak van die armatuurturn en die vlak van verwysing of die beginposisie van die armatuur, wat hier langs die rigting van die magneetiese veld is.

Die teenwoordigheid van die term cosα in die koppelingvergelyking wys goed dat, anders as krag, die koppeling nie by alle posisies dieselfde is nie. Dit varieer in werklikheid met die variasie van die hoek α (alfa). Laat ons stapsgewys analiseer om die variasie van die koppeling en die beginsel agter die rotasie van die motor te verduidelik.

Stap 1:

Aanvanklik word die armatuur in sy beginpunt of verwysingsposisie oorweeg waar die hoek α = 0.

Aangesien, α = 0, is die term cos α = 1, of die maksimumwaarde, dus is die koppeling by hierdie posisie maksimaal gegee deur τ = BILw. Hierdie hoë beginkoppeling help om die aanvanklike tragheid van roes van die armatuur te oorkom en dit in rotasie te bring.

Stap 2:

Eens die armatuur in beweging is, neem die hoek α tussen die werklike posisie van die armatuur en sy aanvanklike verwysingsposisie toe in die pad van sy rotasie totdat dit 90 ^o vanaf sy beginposisie is. Gevolglik, neem die term cosα af en ook die waarde van die koppeling.

Die koppeling in hierdie geval word gegee deur τ = BILwcosα wat minder is as BIL w wanneer α groter is as 0o.

Stap 3:

In die pad van die rotasie van die armatuur word 'n punt bereik waar die werklike posisie van die rotor presies loodreg is tot sy beginposisie, d.w.s. α = 90 ^o, en as gevolg daarvan is die term cosα = 0.

Die koppeling wat op die geleider by hierdie posisie werk, word gegee deur,

d.w.s. amper geen rotasiekrag werk op die armatuur by hierdie oomblik. Maar die armatuur kom steeds nie tot stilstand nie, dit is omdat die operasie van 'n Gelykstroommoor so ontwerp is dat die tragheid van beweging by hierdie punt net genoeg is om hierdie punt van nul koppeling te oorkom. 

Eens die rotor oor hierdie posisie heen gaan, verminder die hoek tussen die werklike posisie van die armatuur en die beginvlak weer en begin die koppeling weer op hom werk.