Motorische achtergrond 1

Motor is een apparaat voor energieconversie dat elektrische energie omzet in mechanische energie of mechanische energie in elektrische energie, met behulp van een magnetisch veld als medium.

PMDC-motor is een apparaat voor energieconversie dat elektrische energie omzet in mechanische energie, waarbij gebruik wordt gemaakt van een permanent magnetisch veld als medium dat wordt geleverd door permanente magneten zoals ferrietmagneten en neodymiummagneten.

Elke motor heeft twee basisvoorwaarden nodig om te kunnen functioneren: magnetisch veld en stroom.

Er zijn veel manieren om de motoren te classificeren. Traditionele classificatie is als volgt.

De motoren die Chengfang maakt, behoren tot de borsteltype strontiumferriet gelijkstroommotor met permanente magneet.

Onderzoek naar de motoren is gebaseerd op de volgende vijf wetenschappelijke wetten. Om een ​​eerste kennismaking te hebben met motorische principes, moeten we eerst deze wetten kennen.

1. Wet van elektromagnetische inductie (Faraday 1831)

   In geleiders (van eindige afmetingen) die door een uniform magnetisch veld bewegen, worden stromen geïnduceerd. De richting van de stroom wordt beoordeeld met de rechterhandregel en volgt de vergelijking:

   E=B*L*V

   E: Elektromotorische kracht (eenheid: V)

   B: Magnetische fluxdichtheid van magnetisch veld (1 Tesla=104 Gauss)

   L: Effectieve lengte van de geleider (eenheid: m)

   V: Snelheid van de geleider (Eenheid: m/s)

   Zie figuur 1 aan de rechterkant. Als we een geleidingsdraad op de geleider aansluiten, wordt er geïnduceerde stroom gegenereerd.

2. Biot-Savart-wet

   Geleiders met stroom erin genereren elektromagnetische kracht in een magnetisch veld. De richting wordt beoordeeld aan de hand van de linkerhandregel (zie figuur 2) en volgt de vergelijking:

   F=B*I*L

   F: Elektromagnetische kracht (Eenheid: N)

   I: Stroom in de spoel (Eenheid: A)

   B: Magnetische fluxdichtheid van het magnetische veld (Eenheid: Tesla)

   L: Effectieve lengte van de geleider (eenheid: m)

   De linkerhandregel wordt ook wel motorregel genoemd.

   De rechterhandregel wordt ook wel generatorregel genoemd.

3. De circuitwetten van Kirchhoff (zie figuur 3)

   KCL ΣI=0: Op elk knooppunt (knooppunt) in een elektrisch circuit is de som van de stromen die naar dat knooppunt stromen gelijk aan de som van de stromen die uit dat knooppunt stromen

   KVL ΣU=0: De gerichte som van de elektrische potentiaalverschillen (spanning) rond elk gesloten netwerk is nul.

4. Wet van behoud van energie

   De totale hoeveelheid energie in een geïsoleerd systeem blijft in de loop van de tijd constant.

5. De circuitwet van Ampère

   Kortom, geleiders met stroom erin genereren een magnetisch veld om hen heen. De richting van het magnetische veld wordt beoordeeld aan de hand van de rechterhandregel en volgt de vergelijking. Zie figuur 4

   ∮H×dL=∑I=IA+IB+IC+…

   H: magnetische veldintensiteit (eenheid: A/M)

   L: Lengte van de geleider (eenheid: M)

   I: Stroom (eenheid: A)

2-polige PMDC-motor

2-bar commutator

2-draads (1-lusspoel) eenvoudig anker.

Volgens de wet van Biot-Savart en de linkerhandregel:

Het anker loopt in CCW-richting.

Nadeel: er zijn dode punten.

Het is een eenvoudige maar onpraktische motor. (Figuur 5)

1. Elektrisch potentieel (Figuur 6)

   Uit V=E+2△U+I*r krijgen we E=V-2△UI*r

   Ondertussen E=KE*Φ*n (anker-EMF)

   V: voedingsspanning (eenheid: V)

   2△U: spanningsval borstel (eenheid: V)

   I: ankerstroom (eenheid: A)

   R: rotorweerstand (eenheid: Ω)

   KE: EMF-constante = Z/60 (voor een 2-polige motor. Z: aantal geleiders)

   Φ: magnetische flux (eenheid: Weber) = gemiddelde magnetische fluxdichtheid B * breedte van magnetische pool * effectieve lengte van rotor

   N: snelheid (eenheid: tpm)

2. Koppel

   TE=KTΦ*I(elektromagnetisch koppel: NM) KT: koppelconstante = Z/2π

   Φ: magnetische flux (eenheid: Weber) I: ankerstroom (eenheid: A)

3. Verhouding tussen vermogen en koppel:

   P=T*n/97500 P: vermogen (eenheid: W) T: koppel (eenheid: g.cm) n: snelheid (eenheid: rpm)

   Wanneer de eenheid van T “N·m” is, P=T*n/9,55(eenheid: W)

4. Energievergelijking (Figuur 7):

   P1=2△U*I+I2r+PE

   PE=P2+PFe+Pmec

   PE: elektromagnetisch vermogen P2: uitgangsvermogen

   Pmec: mechanisch verlies PFe: ijzerverlies

   P2=P1-2△U*I-I2r-PFe-Pmec (eenheid: W)

   Efficiëntie: η=P2/P1*100%

   PFe+Pmec wordt ook wel onbelast vermogen genoemd

   P0=PFe+Pmec

   PE=P2+P0 en TE=T2+T0

5. Energietransmissiegrafiek: (Figuur 8)

   
   

n=f(T2) relatie tussen snelheid en koppel.

I=f(T2) relatie tussen stroom en uitgangsvermogen

η=f(T2) relatie tussen efficiëntie en koppel

P2=f(T2) relatie tussen uitgangsvermogen en koppel

1. ik=f(T2)

   I=TE/KT*Φ=(T0+T2)/KT*Φ=T0/KT*Φ+T2/KT*Φ=I0+[1/KT*Φ]*T2 (voeringvergelijking)

   I0: geen belastingsstroom Φ: constant

   Bij stilstand, n=0, E=0, volgens figuur 6, huidige Ist=(U-2△U)/r

2. n=f(T2)

   E=V-2△UI*r=KEΦ*n

   n=(V-2△UI*r)/KE*Φ={U-2△U-[(I0+T2)/KT*Φ]*r}/KE*Φ

   =(U-2△U-I0*r)/KE*Φ-r/KE*KT*Φ2*T2

   = n0-[r/KE*KT*Φ2]*T2(vergelijking van lijnen)

3. P2=f(T2)

   P2=T2*n/9,55=[n0-(V/KE*KT*Φ2)*T2]/9,55=[n0*T2-(r/KE*KT*Φ2)*(T2)2]/9,55

   P2 is een parabool van de tweede graad (Figuur 10)

4. η=f(T2)=P2/P1 η is een curve(Figuur 11)

   (De vergelijking is ingewikkeld en wordt daarom hier weggelaten.)

1. Spoelwindingen en magneetdraaddiameter (andere parameters blijven ongewijzigd)

   We weten uit 5.1 dat de potentiële constante KE toeneemt als het aantal windingen groter wordt. Motortoerental n wordt daarom verlaagd. Integendeel, wanneer de windingen van de spoel afnemen, neemt het motortoerental toe.

   Wanneer de diameter van de magneetdraad toeneemt, neemt de rotorweerstand r af. De tegen-EMK van de rotor neemt toe (E=V-2△UI*r). Het motortoerental n neemt dus toe. Integendeel, wanneer de diameter van de magneetdraad afneemt, neemt het motortoerental n af.

   De stroom bij stilstand is omgekeerd evenredig met de weerstand r. De windingen van de spoel en de diameter van de magneetdraad beperken elkaar onder de ruimtelimiet van de lamineersleuf. We moeten een dergelijke relatie duidelijk begrijpen als we de motorparameters proberen aan te passen.

2. Magnetische flux (andere parameters blijven ongewijzigd)

   Magneten met een hogere magnetische fluxdichtheid en langere lamineervellen zullen beide de magnetische flux Φ vergroten. Uit 5.1 en 6.2 weten we dat snelheid n afneemt. Tegelijkertijd heeft belasting (T2) minder invloed op toerental n. De karakteristiek van de motor wordt dus hard genoemd. Als we daarentegen magneten gebruiken met een lagere magnetische fluxdichtheid en kortere lamineerplaten, wordt de karakteristiek van de motor zacht genoemd.