Je ni Njia ya Kufanya kwa Mfumo wa Motori DC?

Ni ni Niaani ya Mfumo wa Motori DC?

Maonekano ya Motori DC

Motori DC ina maonekano kama chombo linalo badilisha nishati ya umeme moja hadi nishati ya nguvu kutumia mazingira magumu na majiri ya umeme.

Motori DC zinajikata kipaumbele katika usimamizi wa sasa. Kuelewa ni jinsi motori DC hii inafanya kazi, ambayo tunajaribu kuelezea hapa, unaweza kuanza na ujenzi wake wa awali wa loop moja tu.

Ujenzi wa asili wa motori DC una armature yenye majiri, uliyohusishwa na tovuti ya mchanganyiko kwa kutumia segments za commutator na brushes. Armature imeelekezwa kati ya pole pekee ya kaskazini na pole pekee ya kusini ya magneti asili au electromagnet kama ilivyoelezwa kwenye ramani hii.

Wakati majiri ya umeme moja yanapopita kwenye armature, inapata nguvu ya kimkoa kutoka kwa magnets zisizotolewa. Ili kupewa maarifa kamili ya jinsi motori DC inafanya kazi, ni muhimu kuelewa sheria ya mkono wa kushoto ya Fleming, ambayo inasaidia kuamua mwelekeo wa nguvu kwenye armature.

Ikiwa conductor wenye majiri yanapokuwa kwenye magnetic field kwa njia perpendicular, basi conductor hii itapata nguvu kwenye mwelekeo ulio perpendicular kwa pamoja na mwelekeo wa magnetic field na conductor wenye majiri.

Sheria ya Mkono wa Kushoto ya Fleming inaweza kuamua mwelekeo wa mzunguko wa motori. Sheria hii inasema ikiwa tutanipatia kidole cha kwanza, kidole cha kati na kidole cha mwisho ya mkono wa kushoto wetu perpendicular kila mtu kwa njia ambapo kidole cha kati kinapanda kwenye mwelekeo wa majiri kwenye conductor, na kidole cha kwanza kinaenda kwenye mwelekeo wa magnetic field, kama vile kutoka kaskazini hadi kusini, basi kidole cha mwisho kinatoa mwelekeo wa nguvu ya kimkoa.

Kwa ufafanuli kwa kutosha kuhusu ni jinsi motori DC inafanya kazi, tunapaswa kupata ukubwa wa nguvu, kwa kutambua ramani ifuatayo.

Tunajua ikiwa charge dhaifu sana dq inapatikana kupanda kwa kiwango 'v' chenye mawimbi ya electric E, na magnetic field B, basi Lorentz Force dF inayopata charge hiyo inatoa:

Kwa ajili ya uongozi wa motori DC, tukitanzia E = 0.

Vile ni cross product ya dq v na magnetic field B.

Hapa, dL ni urefu wa conductor wenye charge q.

Kutokana na diagram ya kwanza tunaweza kuona ujenzi wa motori DC ni kama vile ambavyo mwelekeo wa majiri kwenye armature conductor kwa wakati wote ni perpendicular kwa magnetic field. Hivyo basi nguvu hii inafanya kazi kwenye armature conductor kwenye mwelekeo perpendicular kwa pamoja na uniform field, na current ni constant.

Hivyo ikiwa tutanipatia majiri kwenye upande wa kushoto wa armature conductor kuwa I, na majiri kwenye upande wa kulia wa armature conductor kuwa -I, kwa sababu wanapopanda kwenye mwelekeo mbadala kwa kila mtu.

Bas, nguvu kwenye upande wa kushoto wa armature conductor,

Vile vile, nguvu kwenye upande wa kulia wa conductor,

Hivyo, tunaweza kuona kwamba kwenye position hiyo, nguvu kwenye pande yoyote ni sawa kwa ukubwa lakini mbadala kwa mwelekeo. Tangu watu wawili wanapowekwa kwa umbali fulani w = urefu wa armature turn, nguvu mbadala hizi zinatoa rotational force au torque ambayo inatoa mzunguko wa armature conductor.

Sasa, twende tuangalie expression ya torque wakati armature turn anapofanya angle ya α (alpha) na position yake ya kwanza.Torque iliyotokea inatoa,

Hapa α (alpha) ni angle kati ya plane ya armature turn na plane ya reference au position ya kwanza ya armature ambayo hapa ni kwenye mwelekeo wa magnetic field.

Presence ya term cosα kwenye equation ya torque inaonyesha kwa kutosha kwamba torque si sawa kwa kila position. Hivyo, inabadilika kwa kubadilika kwa angle α (alpha). Kuelezea kwa kutosha kuhusu variation ya torque na principle ya mzunguko wa motori, twende tuanalize step by step.

Hatua 1:

Kuanzia hatua ya kwanza au position ya reference ambapo angle α = 0.

Kwa sababu, α = 0, term cos α = 1, au thamani kuu, hivyo torque kwenye position hii ni maximum inayotoa τ = BILw. Uwezo wa kuanza hii ni kukusaidia kutatua inertia ya kuanza ya armature na kuisimamia kwenye mzunguko.

Hatua 2:

Mara armature imetengeneza mzunguko, angle α kati ya position halisi ya armature na position ya reference yake ya kwanza inabadilika kwenye njia ya mzunguko hadi ikawa 90 ^o kutoka kwenye position yake ya kwanza. Hatimaye, term cosα inaruka na pia thamani ya torque.

Torque hii inayotoa ni τ = BILwcosα ambayo ni chache kuliko BIL w wakati α ni zaidi ya 0o.

Hatua 3:

Kwenye njia ya mzunguko wa armature, point inapatikana ambapo position halisi ya rotor inapokuwa perpendicular kwa position yake ya kwanza, i.e. α = 90 ^o, na hasa term cosα = 0.

Torque inayofanya kazi kwenye conductor kwenye position hii inatoa,

i.e. hakuna rotating torque inayofanya kazi kwenye armature kwenye position hii. Lakini bado armature haingepoteza mzunguko, hii ni kwa sababu operation ya motori DC imeundwa kwa njia ambayo inertia ya mzunguko kwenye point hii ni kutosha kutoa point ya null torque. 

Mar