Koji je način rada guračnog motora?

Koji je način rada DC motora?

Definicija DC motora

DC motor se definiše kao uređaj koji pretvara direktnu električnu energiju u mehaničku energiju korišćenjem magnetskih polja i električnih struja.

DC motori igraju ključnu ulogu u modernoj industriji. Razumevanje načina rada DC motora, koje istražujemo u ovom članku, počinje sa njegovim fundamentalnim jednozavojnim konstrukcijama.

Veoma osnovna konstrukcija DC motora sadrži zavojnicu koja nosi struju, povezanu sa izvorskim krajevima preko komutatora i štapića. Zavojnica je smještena između sjevernog i južnog pola stalnog ili elektromagneta, kao što je prikazano na dijagramu iznad.

Kada direktna struja teče kroz zavojnicu, ona iskusava mehaničku silu od okružujućih magneta. Da bi se potpuno shvatilo kako radi DC motor, neophodno je razumeti Flemingovu levu pravilu, koja pomaže u određivanju smera sile na zavojnici.

Ako je vodilac koji nosi struju postavljen okomitno u magnetsko polje, tada vodilac iskusi silu u smeru međusobno okomitom na smer polja i vodilca koji nosi struju.

Flemingova leva pravila mogu odrediti smer rotacije motora. Ovo pravilo kaže da ako proširimo kaziprst, srednji prst i palac leve ruke okomito jedan na drugi tako da je srednji prst u smeru struje u vodilu, a kaziprst duž smera magnetskog polja, odnosno sjever do južnog pola, tada pokazuje palac smer kreirane mehaničke sile.

Za jasno razumevanje principa DC motora moramo odrediti veličinu sile, uzimajući u obzir dijagram ispod.

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

Za rad DC motora, uzimajući E = 0.

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

Gdje je dL dužina vodilaca koji nosi naboj q.

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

Dakle, ako uzmemo struju na lijevoj strani zavojničkog vodilca da je I, a struju na desnoj strani zavojničkog vodilca da je -I, jer teku u suprotnim smerovima.

Tada je sila na lijevom zavojničkom vodilcu,

Slično tome, sila na desnom vodilcu,

Stoga možemo vidjeti da je na toj poziciji sila na obje strane jednaka po veličini, ali suprotna po smeru. Budući da su dva vodilca razdvojeni nekom udaljenošću w = širina zavojnice, dvije suprotne sile proizvode rotacionu silu ili moment koji rezultira rotacijom zavojničkog vodilca.

Sada istrageimo izraz za moment kada zavojnički okrug stvori ugao od α (alfa) sa svojom početnom pozicijom.Moment proizveden je dat sa,

Ovdje je α (alfa) ugao između ravni zavojničkog okruga i reference ravni ili početne pozicije zavojnice, koja je ovdje duž smera magnetskog polja.

Prisustvo termine cosα u jednačini momenta vrlo dobro označava da, na suprotno od sile, moment na svim pozicijama nije isti. On, zapravo, varira sa promenom ugla α (alfa). Da bismo objasnili variranje momenta i princip iza rotacije motora, uradimo analizu korak po korak.

Korak 1:

Početno, pretpostavljajući da je zavojnica u svojoj početnoj tački ili referentnoj poziciji gde je ugao α = 0.

Budući da je α = 0, termin cos α = 1, ili maksimalna vrijednost, stoga je moment na ovoj poziciji maksimalan dat sa τ = BILw. Ovaj visok početni moment pomaže u prevladavanju početne inercije mirovanja zavojnice i postavlja je u rotaciju.

Korak 2:

Kada zavojnica počne da se kreće, ugao α između stvarne pozicije zavojnice i njene početne referentne pozicije nastavlja da raste u putu njegove rotacije dok ne postane 90 ^o od njegove početne pozicije. Kao posljedica, termin cosα opada, kao i vrijednost momenta.

Moment u ovom slučaju dat je sa τ = BILwcosα, što je manje od BIL w kada je α veće od 0o.

Korak 3:

U putu rotacije zavojnice dosega se tačka gde je stvarna pozicija rotor