Ano ang Patakaran ng Paggana ng DC Motor?

Ano ang Prinsipyo ng Paggana ng DC Motor?

Pangalanan ng DC Motor

Ang DC motor ay isang aparato na nagbabago ng direkta na electrical energy sa mechanical energy gamit ang magnetic fields at electrical currents.

Ang mga DC motor ay may mahalagang papel sa modernong industriya. Ang pag-unawa sa prinsipyong panggana ng DC motor, na inaangkin namin sa artikulong ito, ay nagsisimula sa kanyang pundamental na single loop construction.

Ang pinakabasik na konstruksyon ng isang DC motor ay naglalaman ng armature na nagdadala ng current, na konektado sa supply end sa pamamagitan ng commutator segments at brushes. Ang armature ay nakalagay sa gitna ng north pole at south pole ng isang permanent o electromagnet tulad ng ipinapakita sa diagram sa itaas.

Kapag ang direct current ay umagos sa armature, ito ay kumakaranas ng mekanikal na puwersa mula sa paligid na magnetics. Upang lubusang maintindihan kung paano gumagana ang DC motor, mahalaga na unawain ang Fleming’s left-hand rule, na tumutulong sa pagtukoy ng direksyon ng puwersa sa armature.

Kung ang isang conductor na nagdadala ng current ay ilagay sa magnetic field nang perpendicularly, ang conductor ay kumakaranas ng puwersa sa direksyon na mutually perpendicular sa parehong direksyon ng field at conductor na nagdadala ng current.

Ang Fleming’s Left-Hand Rule ay maaaring tukuyin ang direksyon ng pag-ikot ng motor. Ang patakaran na ito ay nagsasabi na kung i-extend natin ang index finger, middle finger, at thumb ng aming kaliwang kamay nang perpendicular sa bawat isa sa paraan na ang middle finger ay nasa direksyon ng current sa conductor, at ang index finger ay nasa direksyon ng magnetic field, i.e., mula north to south pole, ang thumb ay nagpapahiwatig ng direksyon ng nilikhang mekanikal na puwersa.

Para sa malinaw na pag-unawa sa prinsipyong panggana ng DC motor, kailangan nating tukuyin ang magnitude ng puwersa, sa pamamagitan ng pag-consider ng diagram sa ibaba.

Alam natin na kapag ang isang infinitely small charge dq ay pinag-utos na umagos sa velocity ‘v’ sa ilalim ng impluwensya ng electric field E, at magnetic field B, ang Lorentz Force dF na karanasan ng charge ay ibinibigay ng:

Para sa operasyon ng DC motor, inaanggap na E = 0.

Ito ay ang cross product ng dq v at magnetic field B.

Kung saan, dL ay ang haba ng conductor na nagdadala ng charge q.

Mula sa unang diagram, makikita natin na ang konstruksyon ng isang DC motor ay ganyan kaya ang direksyon ng current sa armature conductor sa lahat ng oras ay perpendicular sa field. Kaya ang puwersa ay nag-acting sa armature conductor sa direksyon na perpendicular sa parehong uniform field, at ang current ay constant.

Kaya kung i-anggap natin ang current sa kaliwang bahagi ng armature conductor na I, at ang current sa kanang bahagi ng armature conductor na -I, dahil sila ay nag-agos sa kabaligtarang direksyon sa bawat isa.

Ang puwersa sa kaliwang bahagi ng armature conductor,

Gayunpman, ang puwersa sa kanang bahagi ng conductor,

Kaya, makikita natin na sa posisyong ito, ang puwersa sa bawat bahagi ay equal sa magnitude pero opposite sa direksyon. Dahil ang dalawang conductor ay nahahati ng ilang distansya w = width ng armature turn, ang dalawang opposite forces ay nagbibigay ng rotational force o torque na resulta sa pag-ikot ng armature conductor.

Ngayon, isantabi natin ang expression ng torque kapag ang armature turn ay lumilikha ng angle na α (alpha) sa kanyang initial position.Ang torque na ginawa ay ibinibigay ng,

Dito, ang α (alpha) ay ang angle sa pagitan ng plane ng armature turn at plane ng reference o initial position ng armature na narito ay nasa direksyon ng magnetic field.

Ang presence ng term cosα sa torque equation ay malinaw na nagpapahiwatig na hindi katulad ng puwersa, ang torque sa lahat ng posisyon ay hindi pare-pareho. Ito, sa katotohanan, ay nagbabago kasabay ng pagbabago ng angle α (alpha). Upang ipaliwanag ang pagbabago ng torque at ang prinsipyong likod ng pag-ikot ng motor, gawin natin ang step-by-step analysis.

Step 1:

Una, inaanggap natin na ang armature ay nasa kanyang starting point o reference position kung saan ang angle α = 0.

Dahil, α = 0, ang term cos α = 1, o ang maximum value, kaya ang torque sa posisyong ito ay maximum na ibinibigay ng τ = BILw. Ang mataas na starting torque na ito ay tumutulong sa pag-overcome ng initial inertia ng rest ng armature at nagsisimula ito sa pag-ikot.

Step 2:

Pagkatapos ang armature ay nagsimula mag-ikot, ang angle α sa pagitan ng aktwal na posisyon ng armature at kanyang initial reference position ay patuloy na tumataas sa path ng kanyang pag-ikot hanggang ito ay naging 90 ^o mula sa kanyang initial position. Bilang resulta, ang term cosα ay bumababa at ang value ng torque.

Ang torque sa kaso na ito ay ibinibigay ng τ = BILwcosα na mas mababa kaysa sa BIL w kapag ang α ay mas mataas kaysa 0 ^o.

Step 3:

Sa path ng rotation ng armature, abot ng isang punto kung saan ang aktwal na posisyon ng rotor ay eksaktong perpendicular sa kanyang initial position, i.e. α = 90 ^o, at bilang resulta ang term cosα = 0.

Ang puwersa na nagsasagawa sa conductor sa posisyong ito ay ibinibigay ng,

i.e. halos walang rotating torque na nagsasagawa sa armature sa instant na ito. Ngunit, ang armature ay hindi napatigil, dahil sa kanyang pag-engineer na ang inertia ng motion sa punto na ito ay sapat upang labanan ang punto ng null torque. 

Kapag ang rotor ay lumampas sa posisyong ito, ang angle sa pagitan ng aktwal na posisyon ng armature at initial plane ay muling bumaba at ang torque ay muling nagsisimula mag-act sa ito.