Koji je način rada guračnog motora?

Kako funkcionira DC motor?

Definicija DC motora

DC motor definiramo kao uređaj koji pretvara električnu energiju u mehaničku energiju korištenjem magnetskih polja i struja.

DC motori igraju ključnu ulogu u modernoj industriji. Razumijevanje načela rada DC motora, koje ćemo istražiti u ovom članku, počinje s njegovom osnovnom konstrukcijom jednog zavojnice.

Osnovna konstrukcija DC motora sadrži zavojnicu koja nosi struju, spojenu s izvorom struje putem segmenta komutatora i štapića. Zavojnica je smještena između sjevernog i južnog pola stalnog ili elektromagneta, kako je prikazano na gornjoj slici.

Kada direktna struja teče kroz zavojnicu, ona iskusuje mehaničku silu od okružujućih magneta. Da bismo potpuno shvatili kako radi DC motor, bitno je razumjeti Flemingovo lijevo pravilo, koje pomaže u određivanju smjera sile na zavojnici.

Ako se vodilac koji nosi struju postavi okomito u magnetsko polje, tada vodilac iskušava silu u smjeru okomitom na oba smjera polja i vodioca koji nosi struju.

Flemingovo lijevo pravilo može odrediti smjer rotacije motora. To pravilo kaže da ako proširimo kaziprst, srednji prst i palac lijeve ruke okomito jedan na drugi na način da je srednji prst u smjeru struje u vodilu, a kaziprst duž smjera magnetskog polja, odnosno sjeverni do južnog pola, tada pokazuje palec smjer stvorene mehaničke sile.

Za jasno razumijevanje principa DC motora moramo odrediti magnitudu sile, uzimajući u obzir dijagram ispod.

Znamo da kada beskonačno mala napetost dq protječe brzinom 'v' pod utjecajem električnog polja E i magnetskog polja B, Lorentzova sila dF iskusena od strane naboja dana je sa:

Za rad DC motora, uzimajući u obzir E = 0.

To jest, to je vektorski produkt dq v i magnetskog polja B.

Pri čemu je dL duljina vodilca koji nosi naboj q.

Iz prvog dijagrama možemo vidjeti da je konstrukcija DC motora takva da je smjer struje kroz zavojnički vodilac u svakom trenutku okomit na polje. Stoga djeluje sila na zavojnički vodilac u smjeru okomitom na oba uniformna polja, a struja je konstantna.

Dakle, ako uzimamo struju na lijevoj strani zavojničkog vodilca kao I, a struju na desnoj strani zavojničkog vodilca kao -I, jer teku u suprotnim smjerovima jedna prema drugoj.

Tada je sila na lijevoj strani zavojničkog vodilca,

Slično, sila na desnoj strani vodilca,

Stoga možemo vidjeti da je na tom položaju sila na obje strane jednaka u magnitudi, ali suprotna u smjeru. Budući da su dva vodilca razmaknuti nekom udaljenošću w = širina zavojnice, dvije suprotne sile stvaraju vrteću silu ili moment koji rezultira rotacijom zavojničkog vodilca.

Sada ispitajmo izraz za moment kada zavojnica stvori kut α (alfa) s njegovom početnom pozicijom.Moment stvoren je dan s:

Ovdje je α (alfa) kut između ravnine zavojnice i referentne ravnine ili početne pozicije zavojnice, koja ovdje ide duž smjera magnetskog polja.

Prisustvo termina cosα u jednadžbi momenta dobro ukazuje na to da, na razliku od sile, moment na svim pozicijama nije isti. On zapravo varira s varijacijom kuta α (alfa). Da bismo objasnili varijaciju momenta i princip rotacije motora, izvršimo analizu korak po korak.

Korak 1:

Početno uzimajući da je zavojnica u svojoj početnoj točki ili referentnoj poziciji gdje je kut α = 0.

Budući da je α = 0, termin cos α = 1, ili maksimalna vrijednost, stoga je moment na toj poziciji maksimalan dani s τ = BILw. Ovaj visoki početni moment pomaže u prevladavanju početne inercije mira zavojnice i postavlja je u rotaciju.

Korak 2:

Kada se zavojnica postavi u pokret, kut α između stvarne pozicije zavojnice i njene početne referentne pozicije sve više raste u putu njegove rotacije dok ne postane 90 ^o od njegove početne pozicije. Kao posljedica, termin cosα opada, kao i vrijednost momenta.

U ovom slučaju moment dani je sa τ = BILwcosα, što je manje od BIL w kada je α veće od 0 ^o.

Korak 3:

U putu rotacije zavojnice dosegnut je točka u kojoj je stvarna pozicija rotor