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Vom Hebekran bis zum Aufzug sind Gleichstrommotoren in Ihrer Nähe. Wie alle Motoren Gleichstrommotoren elektrische Energie in eine andere Energieform umwandeln, typischerweise in mechanische Bewegung, wie das Anheben eines Aufzugsschachts. Sie können beschreiben, wie viel Energie sie produzieren, indem Sie das Drehmoment dieser Gleichstrommotoren berechnen, ein Maß für die Drehkraft.
Drehmomentgleichung
Ein DC-Torquemotor leitet elektrischen Strom durch eine Spule in einem Magnetfeld. Die Spule hat eine rechteckige Form zwischen den beiden Magneten, wobei sich der Rest der Spule nach außen und von den Magneten weg erstreckt. Das Drehmoment ist die magnetische Kraft, die bewirkt, dass sich die Spule dreht und Energie erzeugt.
Die Drehmomentgleichung von DC-Motorkonstruktionen lautet Drehmoment = IBA_sin_θ für jede Umdrehung des Motors mit dem elektrischen Strom ich in Ampere, magnetisches Feld B in teslas Bereich, der von der Spule umrissen wird EIN in m2 und Winkel senkrecht zum Spulendraht "Theta" θ. Um das Berechnungsdrehmoment von DC-Motorkonstruktionen zu verwenden, müssen Sie verstehen, wie die zugrunde liegende Physik funktioniert.
Elektrischer Strom beschreibt den Fluss elektrischer Ladung, und Sie lenken ihn in Einheiten von Ampere (oder Ladung / Zeit) in die entgegengesetzte Richtung des Elektronenflusses. Das Magnetfeld beschreibt die Neigung eines magnetischen Objekts, eine Kraft auf ein sich bewegendes geladenes Teilchen unter Verwendung von Teslas-Einheiten zu beeinflussen, genauso wie das elektrische Feld die Kraft beschreibt, die eine elektrische Ladung beeinflussen würde. Magnetkraft beschreibt diese fundamentale Kraft, durch die Magnete Eigenschaften wie Drehmoment ausüben können.
Gleichstrommotor-Design
Bei einem Gleichstrommotor bewirkt die Magnetkraft, dass sich die Drahtspule bewegt, aber da sich die Spule andernfalls hin und her bewegt, weil die Kraftrichtung darauf kontinuierlich umkehrt, verwenden Gleichstrommotoren a Kommutator, ein Split-Ring-Material, um den Strom umzukehren und die Spule in einer Richtung rotieren zu lassen.
Der Kommutator verwendet "Bürsten", die mit dem elektrischen Strom in Kontakt bleiben, um die Richtung umzukehren. Die meisten heutigen Motoren machen diese Teile aus Kohlenstoff und verwenden federbelastete Mechanismen, um die Richtung kontinuierlich umzukehren.
Sie können auch die rechte Regel verwenden, um die Richtung des Drehmoments zu berechnen. Das Rechtsregel ist eine Möglichkeit, die Richtung einer Magnetkraft mit der rechten Hand zu bestimmen. Wenn Sie Ihren Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger an Ihrer rechten Hand nach außen strecken, entspricht der Daumen der Stromrichtung, der Zeigefinger zeigt Ihnen die Richtung des Magnetfelds und der Mittelfinger ist die Richtung der Magnetkraft.
Ableiten der Drehmomentgleichung
Sie können die Gleichung für das Drehmoment aus der Lorentz-Gleichung ableiten, F = qE + qv x B für elektromagnetische Kraft F, elektrisches Feld E, elektrische Ladung qGeschwindigkeit des geladenen Teilchens v und magnetisches Feld B. In der Gleichung ist die X bezieht sich auf ein Kreuzprodukt, das später erklärt wird.
Behandle den Strom als eine Linie bewegter, geladener Teilchen, die aus einem Magnetfeld eine Kraft erzeugen. So können Sie neu schreiben Vgl (das hat Einheiten von Ladungsentfernung / Zeit) als das Produkt des Ladestroms und der Länge des Kabels (das auch Ladungsmesser / Zeit sein würde).
Weil du nur mit einer magnetischen Kraft zu tun hast, kannst du die ignorieren qE elektrische Komponente und schreiben Sie die Gleichung als F = IL x B f_für Strom I und Leitungslänge _L. Durch die Definition von a Kreuzproduktkönnen Sie die Gleichung als neu schreiben F = I | L || B | _sin_θ Dabei geben die Linien um jede Variable den absoluten Wert an. Für einen Gleichstrommotor können Sie ihn wie folgt umschreiben Drehmoment = IBA_sin_θ.
Um eine Motordrehmomentberechnung online durchzuführen, können Sie einen Online-Rechner für Ihre speziellen Zwecke verwenden. jCalc.net bietet eines an, das das Motordrehmoment für die Motornennleistung in kW und die Motordrehzahl in U / min ausgibt.