Kio estas la Funkcioprinicipo de DCKomotoro?
Kio estas la Funkcioprinicipo de DC-Motoro?
Difino de DC-Motoro
DC-motoro estas difinita kiel aparato, kiu konvertas rekta elektran energion en mekanikan energion uzante magnetajn kampojn kaj elektrajn fluojn.
DC-motoroj ludas gravan rolon en moderna industrio. Komprendi la funkcioprinicipon de DC-motoro, kiun ni esploras en ĉi tiu artikolo, komenciĝas kun ĝia fundamenta unuobla ŝlepo-konstruo.
La tre baza konstruo de DC-motoro enhavas ŝarĝan armaturon, konektitan al la provizenda fino tra komutatorsegmentoj kaj bruŝoj. La armaturo estas metita inter la norda poluso kaj la suda poluso de permanenta aŭ elektromagneto, kiel montrite en la diagramo supre.
Kiam rekta elektra fluo flugas tra la armaturo, ĝi spertas mekanikan forton de la ĉirkaŭaj magnetoj. Por plene kompreni kiel funkcias DC-motoro, estas esenca kompreni la regulon de Fleming maldekstra mano, kiu helpas determini la direkton de forto sur la armaturo.
Se fluoportanta konduktoro estas metita en magnetan kampon perpendikule, tiam la konduktoro spertas forton en la direkto reciproke perpendikula al ambaŭ la direkto de la kampo kaj la fluoportanta konduktoro.
La Regulo de Fleming Maldekstra Mano povas determini la rotaciadirekton de la motoro. Ĉi tiu regulo diras, ke se ni etendas la indeksfingron, mezulfon kaj polmon de nia maldekstra mano perpendikule unu al la alia tiel, ke la mezulfo estas en la direkto de fluo en la konduktoro, kaj la indeksfinger estas laŭ la direkto de la magnetkampo, nome de norda al suda poluso, tiam la polmo indikas la direkton de la kreita mekanika forto.
Por klara kompreno de la prinicipo de DC-motoro ni devas determini la grandon de la forto, konsiderante la suban diagramon.
Ni scias, ke kiam senlime malgranda ŝarĝo dq estas farita por fluigi je rapido ‘v’ sub la influo de elektra kampo E, kaj magnetkampo B, tiam la Lorentza Forto dF spertata de la ŝarĝo estas donita per:-
Por la operacio de DC-motoro, konsiderante E = 0.
T.e. ĝi estas la kruci produto de dq v kaj magnetkampo B.
Kie, dL estas la longo de la konduktoro portanta ŝarĝon q.
El la 1-a diagramo ni povas vidi, ke la konstruo de DC-motoro estas tia, ke la direkto de fluo tra la armaturokonduktoro ĉe ĉiuj okazoj estas perpendikula al la kampo. Do la forto agas sur la armaturokonduktoro en la direkto perpendikula al ambaŭ uniforma kampo, kaj fluo estas konstanta.
Do se ni prenas la fluon en la maldekstra flanko de la armaturokonduktoro esti I, kaj fluon en la dekstra flanko de la armaturokonduktoro esti -I, ĉar ili fluas en kontraŭa direkto unu al la alia.
Tiam la forto sur la maldekstra flanka armaturokonduktoro,
Simile, la forto sur la dekstra flanka konduktoro,
Do, ni povas vidi, ke en tiu pozicio la forto sur ĉiu flanko estas egala en grando sed kontraŭa en direkto. Ĉar la du konduktoroj estas disigita per iu distanco w = larĝo de la armaturturno, la du kontraŭaj fortoj produktas turnan forton aŭ momenton, kiu rezultigas la rotacion de la armaturokonduktoro.
Nun lasu nin ekzameni la esprimon de momento, kiam la armaturturno kreas angulon de α (alf) kun sia komenca pozicio.La produkta momento estas donita per,
Ĉi tie α (alf) estas la angulo inter la ebeno de la armaturturno kaj la ebeno de referenco aŭ la komenca pozicio de la armaturo, kiu ĉi tie estas laŭ la direkto de la magnetkampo.
La prezenco de la termino cosα en la momenta ekvacio tre bone signifas, ke kontraŭe al forto, la momento en ĉiuj pozicioj ne estas sama. Ĝi efektive varias kun la vario de la angulo α (alf). Por klarigi la varion de momento kaj la prinicipon malantaŭ la rotacio de la motoro, lasu nin fari paŝ-vicon analizon.
Paŝo 1:
Initiale konsiderante, ke la armaturo estas en sia komenca punkto aŭ referencpozicio, kie la angulo α = 0.
Ĉar, α = 0, la termino cos α = 1, aŭ la maksimuma valoro, do momento en ĉi tiu pozicio estas maksimuma donita per τ = BILw. Ĉi tiu alta komenca momento helpas superi la komencan inerton de la restado de la armaturo kaj metas ĝin en rotacion.
Paŝo 2:
Kiam la armaturo metiĝas en moviĝon, la angulo α inter la aktuala pozicio de la armaturo kaj ĝia komenca referencpozicio daŭrigas pligrandiĝi en la vojo de ĝia rotacio ĝis ĝi fariĝas 90 o de ĝia komenca pozicio. Konsekvence, la termino cosα malkreskas kaj ankaŭ la valoro de momento.
La momento en ĉi tiu okazo estas donita per τ = BILwcosα, kiu estas malpli ol BIL w, kiam α estas pli granda ol 0o.
Paŝo 3:
En la vojo de la rotacio de la armaturo atingiĝas punkto, kie la aktuala pozicio de la rotor estas ekzakte perpendikulara al ĝia komenca pozicio, t.e. α = 90 o, kaj kiel rezulto la termino cosα = 0.
La momento aganta sur la konduktoro en ĉi tiu pozicio estas donita per,
t.e. virtualiter neniu rotacia forto agas sur la armaturo en ĉi tiu instanco. Sed ankoraŭ la armaturo ne venas al haltado, ĉar la operacio de DC-motoro estas inĝenierigita tiel, ke la inerto de moviĝo en ĉi tiu punkto estas ĝuste sufiĉa por superi ĉi tiun punkton de nula momento.
Kiam la rotor trapasas ĉi tiun pozicion, la angulo inter la aktuala pozicio de la armaturo kaj la komenca ebeno denove malpligrandiĝas kaj momento rekomencas agi sur ĝi.
