Што е принципот на работа на ДЦ мотор?

Што е принципот на работа на DC моторот?

Дефиниција на DC мотор

DC моторот е дефиниран како уред кој конвертира директна електрична енергија во механична енергија со користење на магнетни поља и електрични стројеви.

DC моторите играат важна улога во современата индустрија. Разбирањето на работниот принцип на DC моторот, кој го истражуваме во оваа статија, започнува со неговата основна једно-лупска конструкција.

Основната конструкција на DC моторот содржи арматура која пренесува ток, поврзана со изворот преку комутаторски сегменти и кистички. Арматурата е поставена помеѓу северниот и јужниот пол на постоян или електромагнет.

Кога директниот ток протече низ арматурата, тоа испитува механички сила од околинските магнети. За да се разбере како функционира DC моторот, е потребно да се разбере Флеминговиот леви прстен, кој помогнува да се одреди насоката на силата на арматурата.

Ако проводник што носи ток се постави перпендикулярно во магнетно поље, тогаш проводникот испитува сила во насока мутуално перпендикуларна на насоката на пољето и проводникот што носи ток. 

Флеминговиот Лев Прстен може да одреди насоката на ротацијата на моторот. Овој правил кажува дека ако прошириме индексниот прст, средниот прст и палецот на нашата лева рака перпендикулярно еден на друг така што средниот прст е во насоката на токот во проводникот, а индексниот прст е во насоката на магнетното поље, т.е. од север до југ, тогаш палецот покажува насоката на создадената механичка сила.

За ясно разбирање на принципот на DC моторот треба да определиме големината на силата, разгледувајќи ја дијаграмата подолу.

Знаеме дека кога бесконечно мал заред dq се прави да протече со брзина ‘v’ под влијание на електрично поље E, и магнетно поље B, тогаш Лоренцовата сила dF испитувана од заредот е дадена со:

За операцијата на DC моторот, разгледувајќи E = 0.

Тоа е векторски производ на dq v и магнетното поље B.

Каде што, dL е должината на проводникот што носи заред q.

Од првиот дијаграм можеме да видиме дека конструкцијата на DC моторот е таква што насоката на токот низ арматурниот проводник во секое време е перпендикулярна на пољето. Значи силата делува на арматурниот проводник во насока перпендикуларна на оба униформното поље, и токот е константен.

Значи, ако земеме токот во левата страна на арматурниот проводник да биде I, а токот во десната страна на арматурниот проводник да биде -I, бидејќи те текат во спротивна насока едни на други.

Тогаш силата на левата страна на арматурниот проводник,

Слично, силата на десната страна на проводникот,

Значи, можеме да видиме дека на тој положај силата на едната страна е еднаква по големина, но спротивна по насока. Бидејќи двата проводника се одделени со некоја растојание w = ширина на арматурниот завој, двата спротивни сили произведуваат ротационна сила или момент што резултира во ротација на арматурниот проводник.

Сега да го истражиме изразот за моментот кога арматурниот завој креира агол α (алфа) со својата почетна позиција.Моментот произведен е даден со,

Тук α (алфа) е аголот помеѓу рамината на арматурниот завој и рамината на референцата или почетната позиција на арматурата која е овде во насока на магнетното поље.

Присуството на членот cosα во равнината за моментот добро значи дека, различно од силата, моментот во сите положби не е исти. Тој, всушност, варира со варијацијата на аголот α (алфа). Да го објасниме варирањето на моментот и принципот зад ротацијата на моторот, да направиме анализа по чекори.

Чекор 1:

Почетно разгледувајќи дека арматурата е во својата почетна точка или референтна позиција каде што аголот α = 0.

Бидејќи, α = 0, членот cos α = 1, или максималната вредност, затоа моментот во оваа позиција е максимален даден со τ = BILw. Овој висок почетен момент помага во надминувањето на почетната инерција на почивната арматура и ја поставува во ротација.

Чекор 2:

Кога арматурата се постави во движение, аголот α помеѓу актуелната позиција на арматурата и нејзината почетна референтна позиција продолжува да се зголемува во патот на нејзината ротација се додека не стане 90 ^o од нејзината почетна позиција. Како последица, членот cosα се намалува и вредноста на моментот.

Моментот во овој случај е даден со τ = BILwcosα што е помало од BIL w кога α е поголемо од 0o.

Чекор 3:

Во патот на ротацијата на арматурата, достигнува се точка каде што актуелната позиција на роторот е точно перпендикулярна на нејзината почетна позиција, т.е. α = 90 ^o, и како резултат, членот cosα = 0.

Моментот кој делува на проводникот во оваа позиција е даден со,

т.е. виртуелно нема ротационен момент кој делува на арматурата во овој момент. Но все уште арматурата не доаѓа до стојаност, бидејќи операцијата на DC моторот е инженерирана така што инерцијата на движение во оваа точка е само доволна да надмине овој момент на нулт момент. 

Кога роторот премине преку оваа позиција, аголот помеѓу актуелната позиција на арматурата и почетната рамина повторно се намалува и моментот започнува да делува на неа повторно.