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Dal sollevamento di gru agli elevatori, i motori a corrente continua (CC) sono tutto intorno a te. Come tutti i motori, Motori a corrente continua convertire l'energia elettrica in un'altra forma di energia, in genere un movimento meccanico come il sollevamento di un vano ascensore. Puoi descrivere quanta energia producono calcolando la coppia di questi motori a corrente continua, una misura della forza di rotazione.
Equazione di coppia
Un motore a coppia DC funziona facendo passare una corrente elettrica attraverso una bobina in un campo magnetico. La bobina è sagomata in un contorno rettangolare tra i due magneti con il resto della bobina che si estende verso l'esterno e lontano dai magneti. La coppia è la forza magnetica che fa girare la bobina e crea energia.
L'equazione di coppia dei progetti di motori DC è coppia = IBA_sin_θ per ogni giro del motore con la corrente elettrica io in ampere, campo magnetico B in teslas, area delineata dalla bobina UN in m2 e angolo perpendicolare al filo della bobina "theta" θ. Per utilizzare la coppia di calcolo dei progetti di motori DC, assicurati di capire come funziona la fisica sottostante.
La corrente elettrica descrive il flusso di carica elettrica e lo si dirige nella direzione opposta al flusso di elettroni in unità di ampere (o carica / tempo). Il campo magnetico descrive la propensione per un oggetto magnetico ad influenzare una forza su una particella carica in movimento usando unità di tesla proprio come il campo elettrico descrive la forza che influenzerebbe una carica elettrica. La forza magnetica descrive questa forza fondamentale che consente ai magneti di esercitare proprietà come la coppia.
Design del motore DC
Per un motore a corrente continua, la forza magnetica provoca lo spostamento della bobina del filo, ma poiché altrimenti la bobina si sposta avanti e indietro perché la direzione della forza si inverte continuamente su di essa, i motori a corrente continua utilizzano un commutatore, un materiale ad anello diviso, per invertire la corrente e mantenere la bobina in rotazione in una direzione.
Il commutatore utilizza "spazzole" che rimangono in contatto con la corrente elettrica per invertire la direzione. La maggior parte dei motori attuali produce queste parti di carbonio e utilizza meccanismi a molla per invertire continuamente la direzione.
È inoltre possibile utilizzare la regola della mano destra per calcolare la direzione della coppia. Il regola della mano destra è un modo per dirti la direzione di una forza magnetica usando la mano destra. Se estendi il pollice, l'indice e il medio verso l'esterno con la mano destra, il pollice corrisponderà alla direzione della corrente, l'indice mostra la direzione del campo magnetico e il dito medio sarà la direzione della forza magnetica.
Derivazione dell'equazione di coppia
È possibile derivare l'equazione per la coppia dall'equazione di Lorentz, F = qE + qv x B per forza elettromagnetica F, campo elettrico E, carica elettrica q, velocità della particella carica v e campo magnetico B. Nell'equazione, il X si riferisce a un prodotto incrociato, che verrà spiegato in seguito.
Tratta la corrente come una linea di particelle in movimento e cariche che creano una forza da un campo magnetico. Ciò ti consente di riscrivere qv (che ha unità di carica-distanza / tempo) come prodotto della corrente di carica e lunghezza del filo (che sarebbe anche carica-metro / tempo).
Poiché hai a che fare solo con una forza magnetica, puoi ignorare il qE componente elettrico e riscrivere l'equazione come F = IL x B f_o corrente I e lunghezza del filo _L. Dalla definizione di a prodotto incrociato, puoi riscrivere l'equazione come F = I | L || B | _sin_θ con le linee che circondano ciascuna variabile che indica il valore assoluto. Per un motore CC, è possibile riscriverlo come coppia = IBA_sin_θ.
Per eseguire un calcolo della coppia del motore online, è possibile utilizzare una calcolatrice online per scopi specifici. jCalc.net offre uno che genera la coppia del motore per la potenza nominale del motore in kW e la velocità del motore in RPM.