Conoscenze di base motorie 1

Il motore è un dispositivo di conversione dell'energia che converte l'energia elettrica in energia meccanica o l'energia meccanica in energia elettrica, utilizzando il campo magnetico come mezzo.

Il motore PMDC è un dispositivo di conversione dell'energia che converte l'energia elettrica in energia meccanica, utilizzando il campo magnetico permanente come mezzo fornito da magneti permanenti come magneti in ferrite e magneti al neodimio.

Ogni motore necessita di due condizioni fondamentali per funzionare: campo magnetico e corrente.

Esistono molti modi per classificare i motori. La classificazione tradizionale è la seguente.

I motori prodotti da Chengfang appartengono al motore CC a magneti permanenti in ferrite di stronzio di tipo a spazzola.

La ricerca sui motori si basa sulle seguenti cinque leggi scientifiche. Per avere una conoscenza preliminare dei principi motori è necessario conoscere prima queste leggi.

1. Legge dell'induzione elettromagnetica (Faraday 1831)

   I conduttori (di dimensioni finite) che si muovono attraverso un campo magnetico uniforme avranno correnti indotte al loro interno. La direzione della corrente si valuta con la regola della mano destra e segue l'equazione:

   E=B*L*V

   E: Forza elettromotrice (Unità: V)

   B: Densità del flusso magnetico del campo magnetico (1 Tesla=104 Gauss)

   L: Lunghezza effettiva del conduttore (Unità: m)

   V: Velocità del conduttore (Unità: m/s)

   Vedi figura 1 a destra, se colleghiamo un filo al conduttore, verrà generata una corrente indotta.

2. Legge Biot-Savart

   I conduttori con corrente al loro interno genereranno forza elettromagnetica in un campo magnetico. La direzione viene giudicata con la regola della mano sinistra (vedi figura 2) e segue l'equazione:

   F=B*I*L

   F: Forza elettromagnetica (Unità: N)

   I: Corrente nell'induttore (Unità: A)

   B: Densità del flusso magnetico del campo magnetico (Unità: Tesla)

   L: Lunghezza effettiva del conduttore (Unità: m)

   La regola della mano sinistra è anche chiamata regola motoria.

   La regola della mano destra è anche chiamata regola del generatore.

3. Leggi del circuito di Kirchhoff (Vedi figura 3)

   KCL ΣI=0: In qualsiasi nodo (giunzione) in un circuito elettrico, la somma delle correnti che fluiscono in quel nodo è uguale alla somma delle correnti che fluiscono da quel nodo

   KVL ΣU=0: La somma diretta delle differenze di potenziale elettrico (tensione) attorno a qualsiasi rete chiusa è zero.

4. Legge di conservazione dell'energia

   La quantità totale di energia in un sistema isolato rimane costante nel tempo.

5. Legge circuitale di Ampère

   In breve, i conduttori con corrente al loro interno generano un campo magnetico attorno a loro. La direzione del campo magnetico viene giudicata dalla regola del tamburo della mano destra e segue l'equazione. Vedere la figura 4

   ∮H×dL=∑I=IA+IB+IC+…

   H: intensità del campo magnetico (Unità: A/M)

   L: Lunghezza del conduttore (Unità: M)

   I: Corrente (Unità: A)

Motore PMDC a 2 poli

Commutatore a 2 bar

Armatura semplice a 2 conduttori (bobina a 1 loop).

Secondo la legge di Biot-Savart e la regola della mano sinistra,

l'armatura gira in senso antiorario.

Svantaggio: esistono punti morti.

È un motore semplice ma poco pratico. (Figura 5)

1. Potenziale elettrico (Figura 6)

   Da V=E+2△U+I*r si ottiene E=V-2△UI*r

   Nel frattempo E=KE*Φ*n(armatura posteriore EMF)

   V: tensione di alimentazione (Unità: V)

   2△U: caduta di tensione della spazzola (Unità: V)

   I: corrente di armatura (Unità: A)

   R: resistenza del rotore (unità: Ω)

   KE: costante EMF = Z/60 (per un motore a 2 poli. Z: numero di conduttori)

   Φ: flusso magnetico (Unità: Weber) = densità media del flusso magnetico B * larghezza del polo magnetico * lunghezza effettiva del rotore

   N: velocità (Unità: giri/min)

2. Coppia

   TE=KTΦ*I(coppia elettromagnetica: NM) KT: costante di coppia = Z/2π

   Φ: flusso magnetico (unità: Weber) I: corrente di armatura (unità: A)

3. Rapporto tra potenza e coppia:

   P=T*n/97500 P: potenza (unità: W) T: coppia (unità: g.cm) n: velocità (unità: giri/min)

   Quando l'unità di T è “N?m”, P=T*n/9,55(unità: W)

4. Equazione dell'energia (Figura 7):

   P1=2△U*I+I2r+PE

   PE=P2+PFe+Pmec

   PE: potenza elettromagnetica P2: potenza in uscita

   Pmec: perdita meccanica PFe: perdita di ferro

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

   Efficienza: η=P2/P1*100%

   PFe+Pmec è anche chiamata potenza a vuoto

   P0=PFe+Pmec

   PE=P2+P0 e TE=T2+T0

5. Grafico della trasmissione di energia: (Figura 8)

   
   

Relazione n=f(T2) tra velocità e coppia.

Relazione I=f(T2) tra corrente e potenza in uscita

Relazione η=f(T2) tra efficienza e coppia

P2=f(T2) relazione tra potenza in uscita e coppia

1. I=f(T2)

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

   I0: corrente a vuoto Φ: costante

   Allo stallo, n=0, E=0, secondo la Figura 6, corrente 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(equazione delle rette)

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 è una parabola di secondo grado (Figura 10)

4. η=f(T2)=P2/P1 η è una curva(Figura 11)

   (L'equazione è complicata quindi viene omessa qui.)

1. Diametro delle spire e del filo smaltato (gli altri parametri rimangono invariati)

   Sappiamo dalla 5.1 che la costante potenziale KE aumenta all'aumentare delle spire della bobina. La velocità del motore n viene quindi ridotta. Al contrario, quando le spire della bobina diminuiscono, la velocità del motore aumenta.

   Quando il diametro del filo smaltato aumenta, la resistenza del rotore r si riduce. La forza elettromotrice posteriore del rotore aumenta (E=V-2△UI*r). Pertanto la velocità del motore n aumenta. Al contrario, quando il diametro del filo smaltato diminuisce, la velocità n del motore diminuisce.

   La corrente allo stallo è inversamente proporzionale alla resistenza r. Le spire della bobina e il diametro del filo smaltato si restringono a vicenda sotto il limite di spazio della fessura di laminazione. Dovremmo comprendere chiaramente tale relazione quando proviamo a regolare i parametri motori.

2. Flusso magnetico (gli altri parametri rimangono invariati)

   I magneti con una densità di flusso magnetico più elevata e fogli di laminazione più lunghi aumenteranno entrambi il flusso magnetico Φ. Dalle 5.1 e 6.2 sappiamo che la velocità n diminuisce. Allo stesso tempo, il carico (T2) ha un'influenza minore sulla velocità n. La caratteristica del motore viene quindi chiamata dura. Se invece utilizziamo magneti con densità di flusso magnetico inferiore e fogli di laminazione più corti, la caratteristica del motore viene detta morbida.