Mis on pöördliikumise printsiip?

Mis on DC-moitori toimimise printsiip?

DC-motori definitsioon

DC-motor on seade, mis teisendab otsekohest elektrilist energiat mehaaniliseks energiaks kasutades magnetvälju ja elektrivoolu.

DC-motodid mängivad olulist rolli tänapäeva tööstuses. DC-motori toimimise printsiibi mõistmise, mida uurime selle artiklis, algus on tema põhiline ühe silmuse konstruktsioon.

DC-motori väga lihtne konstruktsioon sisaldab vooluvat armatuuri, mis on ühendatud tarnepunkti kaudu kommutaatorisse ja pensidel. Armatuur asetatakse jäädva või elektromagnetiga, mis on paigutatud kui ülal pool on põhja- ja all pool on lõunapool nagu näidatud diagrammil.

Kui otsekohtne vool voolab armatuuri kaudu, siis see kogeb mehaanilist jõudu ümbritsevate magnetite poolt. Et täielikult mõista, kuidas DC-motor töötab, on oluline mõista Flemingi vasaku käte reeglit, mis aitab määrata armatuuri jõudu suunda.

Kui vooluv juhtija asetatakse magnetväli vastavalt, siis juhtija kogeb jõudu, mis on suunatud nii jõud ja voolu suuna kui ka magnetvälja suuna vastavalt perpendikulaarselt.

Flemingi vasaku käte reegel saab määrata moatori pöörlemise suunda. See reegel ütleb, et kui me väljendame oma vasaku käte peamist sõrme, keskmist sõrme ja hüüe perpendikulaarselt nii, et kesmine sõrm on voolu suunas juhtijal ja peamine sõrm on magnetväli suunas, st. põhja-poolt lõunapooli, siis hüüe näitab loodud mehaanilise jõu suunda.

Et selgelt mõista DC-motori printsiipi, peame määrama jõu suurust, arvestades allolevat joonist.

Me teame, et kui lõpmatult väike laeng dq liigub kiirusel 'v' elektrivälja E ja magnetvälja B mõju all, siis Lorentzi jõud dF, mida laeng kogeb, on antud valemiga:

DC-motori toimimise jaoks, arvestades E = 0.

See tähendab, et see on dq v ja magnetväli B risttulene.

Kus dL on laengu q kannavad juhtja pikkus.

Esimene diagramm näitab, et DC-motori konstruktsioon on selline, et vool armatuuri juhtijal igal hetkel on perpendikulaarne väljaga. Seega jõud mõjutab armatuuri juhtijat suunas, mis on perpendikulaarne nii ühtlane väljaga kui ka vool on konstantne.

Seega, kui me võtame voolu armatuuri juhtija vasakul pool I ja voolu armatuuri juhtija paremal pool -I, kuna need vooluvad vastandlikult üksteisele.

Siis jõud armatuuri juhtijal vasakul pool,

Sarnaselt, jõud armatuuri juhtijal paremal pool,

Seega, me näeme, et sellel positsioonil jõud mõlemal pool on võrdne suurusena, kuid vastandlik suunas. Kuna kaks juhtijat on eraldatud mingi kaugusega w = armatuuri pööre laius, siis kaks vastandlikku jõudu tekitavad pöördjõu või momenti, mis viib armatuuri juhtija pööramisele.

Nüüd vaatame momenti avaldise, kui armatuuri pööre tekitab nurga α (alfa) oma algse positsiooniga.Tehtud moment on antud valemiga,

Siin α (alfa) on nurgad armatuuri pööre ja referentsiplaanide või armatuuri algse positsiooni vahel, mis on siin magnetvälja suunas.

Termi cosα olemasolu momenti võrrandis väldimata näitab, et mitte jõud, moment ei ole sama kõikides positsioonides. See tegelikult muutub nurga α (alfa) muutumise kohta. Momenti muutuse ja motori pööramise printsiibi selgitamiseks tehme sammeli analüüsi.

Samm 1:

Alguses eeldame, et armatuur on oma algse positsioonis või referentspositsioonis, kus nurgad α = 0.

Kuna α = 0, siis termi cos α = 1, või maksimaalne väärtus, seega moment selles positsioonis on maksimaalne, antud valemiga τ = BILw. See kõrge algmoment aitab ületada armatuuri algset inertiat ja paneb selle pöörduma.

Samm 2:

Kui armatuur hakkab liikuma, siis nurgad α armatuuri tegeliku positsiooni ja selle algse referentspositsiooni vahel suurenevad selle pöördumise tee kuni see saab 90 ^o oma algsest positsioonist. Seega, termi cosα väheneb ja ka momenti väärtus.

Moment selles näites on antud valemiga τ = BILwcosα, mis on väiksem kui BIL w, kui α on suurem kui 0o.

Samm 3:

Armatuuri pöördumise teel jõutakse punkti, kus rotor tegelik positsioon on täpselt risti oma algse positsiooniga, st. α = 90 ^o, ja tulemuseks on termi cosα = 0.

Moment, mis mõjutab juhtijat selles positsioonis, on antud valemiga,

see tähendab, et tegelikult ei mõjuta pöördmoment armatuuri seda hetkeks. Siiski ei pea armatuur seisma, sest DC-motori toimimine on nii disainitud, et liikumise inertsia selles punktis on piisav, et ületada nullmomenti punkti. 

Kui rotor ületab selle positsiooni, siis nurgad armatuuri tegeliku positsiooni ja algse plaanide vahel taas vähenevad ja moment alustab uuesti mõjutama.