Моторные знания 1

Двигатель — это устройство преобразования энергии, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию или механическую энергию в электрическую, используя магнитное поле в качестве среды.

Двигатель постоянного тока — это устройство преобразования энергии, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию, используя постоянное магнитное поле в качестве среды, обеспечиваемой постоянными магнитами, такими как ферритовые магниты и неодимовые магниты.

Для работы каждого двигателя необходимы два основных условия: магнитное поле и ток.

Существует множество способов классификации двигателей. Традиционная классификация следующая.

Двигатели, производимые компанией Chengfang, относятся к двигателям постоянного тока с постоянными магнитами на феррите стронция щеточного типа.

Исследования двигателей основаны на следующих пяти научных законах. Чтобы иметь предварительное представление о принципах движения, нам необходимо сначала знать эти законы.

1. Закон электромагнитной индукции (Фарадей, 1831 г.)

   В проводниках (конечных размеров), движущихся в однородном магнитном поле, внутри них индуцируются токи. Направление тока определяется по правилу правой руки и соответствует уравнению:

   Е=Б*Л*В

   E: Электродвижущая сила (Единица измерения: В)

   B: Плотность магнитного потока магнитного поля (1 Тесла = 104 Гаусс)

   L: Эффективная длина проводника (Единица измерения: м)

   V: Скорость проводника (Единица измерения: м/с)

   См. рисунок 1 справа: если мы подключим провод к проводнику, будет генерироваться наведенный ток.

2. Закон Био-Савара

   Проводники с током внутри них будут генерировать электромагнитную силу в магнитном поле. Направление определяется по правилу левой руки (см. рисунок 2) и соответствует уравнению:

   Ф=Б*И*Л

   F: Электромагнитная сила (Единица измерения: Н)

   I: Ток в индукторе (Единица измерения: А)

   B: Плотность магнитного потока магнитного поля (единица измерения: Тесла)

   L: Эффективная длина проводника (Единица измерения: м)

   Правило левой руки еще называют правилом моторики.

   Правило правой руки также называется правилом генератора.

3. Законы цепи Кирхгофа (см. рисунок 3).

   KCL ΣI=0: В любом узле (соединении) электрической цепи сумма токов, втекающих в этот узел, равна сумме токов, вытекающих из этого узла.

   KVL ΣU=0: Направленная сумма разностей электрических потенциалов (напряжений) вокруг любой замкнутой сети равна нулю.

4. Закон сохранения энергии

   Общее количество энергии в изолированной системе остается постоянным во времени.

5. Круговой закон Ампера

   Короче говоря, проводники с током внутри них генерируют вокруг себя магнитное поле. Направление магнитного поля определяется по правилу большого пальца правой руки и соответствует уравнению. См. рисунок 4.

   ∮H×dL=∑I=IA+IB+IC+…

   H: интенсивность магнитного поля (единица измерения: А/М)

   L: Длина проводника (Единица измерения: М)

   I: ток (единица измерения: А)

2-полюсный двигатель постоянного тока

2-барный коммутатор

2-проводник (1-контурная катушка) простой якорь.

Согласно закону Био-Савара и правилу левой руки:

Якорь движется против часовой стрелки.

Недостаток: существуют мертвые точки.

Это простой, но непрактичный двигатель. (рис. 5)

1. Электрический потенциал (рисунок 6)

   Из V=E+2△U+I*r получаем E=V-2△UI*r.

   При этом E=KE*Φ*n(обратная ЭДС якоря)

   В: напряжение источника питания (Единица измерения: В)

   2△U: падение напряжения на щетке (единица измерения: В)

   I: ток якоря (единица измерения: А)

   R: сопротивление ротора (единица измерения: Ом)

   KE: постоянная ЭДС = Z/60 (для 2-полюсного двигателя. Z: количество проводников)

   Φ: магнитный поток (единица измерения: Вебер) = средняя плотность магнитного потока B * ширина магнитного полюса *эффективная длина ротора

   N: скорость (Единица измерения: об/мин)

2. Крутящий момент

   TE=KTΦ*I(электромагнитный момент: Нм) KT: постоянный крутящий момент = Z/2π

   Φ: магнитный поток (единица измерения: Вебер) I: ток якоря (единица измерения: А)

3. Связь между мощностью и крутящим моментом:

   P=T*n/97500 P: мощность (единица измерения: Вт) T: крутящий момент (единица измерения: г·см) n: скорость (единица измерения: об/мин)

   Когда единицей измерения T является «Н·м», P=T*n/9,55 (единица измерения: Вт)

4. Уравнение энергии (рис. 7):

   P1=2△U*I+I2r+PE

   PE=P2+PFe+Pmec

   PE: электромагнитная мощность P2: выходная мощность

   Pmec: механические потери PFe: потери в железе

   P2=P1-2△U*I-I2r-PFe-Pmec (единица измерения: Вт)

   КПД: η=P2/P1*100%

   PFe+Pmec также называется мощностью без нагрузки.

   P0=PFe+Pmec

   PE=P2+P0 и TE=T2+T0

5. График передачи энергии: (рис. 8)

   
   

n=f(T2) взаимосвязь между скоростью и крутящим моментом.

I=f(T2) соотношение между током и выходной мощностью

Зависимость η=f(T2) между эффективностью и крутящим моментом

P2=f(T2) соотношение между выходной мощностью и крутящим моментом

1. Я=е(Т2)

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

   I0: ток холостого хода Φ: постоянный

   В режиме срыва n=0, E=0, согласно рисунку 6, ток Ist=(U-2△U)/r.

2. п=е(Т2)

   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(уравнение прямых)

3. P2=f(T2)

   P2=T2*n/9,55=[n0-(V/КЭ*КТ*Ф2)*Т2]/9,55=[n0*T2-(r/КЭ*КТ*Ф2)*(Т2)2]/9,55

   P2 — парабола второй степени (рис. 10).

4. η=f(T2)=P2/P1 η — кривая (рис. 11).

   (Уравнение сложное, поэтому здесь опущено.)

1. Витки катушки и диаметр магнитной проволоки (остальные параметры остаются неизменными)

   Из 5.1 мы знаем, что константа потенциала КЕ увеличивается с увеличением витков катушки. Поэтому скорость двигателя n снижается. Напротив, когда витки катушки уменьшаются, скорость двигателя увеличивается.

   Когда диаметр магнитной проволоки увеличивается, сопротивление ротора r уменьшается. Обратная ЭДС ротора увеличивается (E=V-2△UI*r). Таким образом, скорость двигателя n увеличивается. Напротив, когда диаметр магнитной проволоки уменьшается, скорость двигателя n уменьшается.

   Ток при остановке обратно пропорционален сопротивлению r. Витки катушки и диаметр магнитной проволоки ограничивают друг друга в пределах пространства паза ламинирования. Мы должны четко понимать такую ​​взаимосвязь, когда пытаемся регулировать параметры двигателя.

2. Магнитный поток (остальные параметры остаются неизменными)

   Магниты с более высокой плотностью магнитного потока и более длинными ламинирующими листами увеличивают магнитный поток Φ. Из 5.1 и 6.2 мы знаем, что скорость n уменьшается. В то же время нагрузка (Т2) оказывает меньшее влияние на скорость n. Поэтому характеристика двигателя называется жесткой. Напротив, если мы используем магниты с меньшей плотностью магнитного потока и более короткими пластинами ламинирования, характеристика двигателя называется мягкой.