Motor Bilgisi 1

Motor, ortam olarak manyetik alanı kullanarak elektrik enerjisini mekanik enerjiye veya mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir enerji dönüştürme cihazıdır.

PMDC motor, ferrit mıknatıslar ve neodimyum mıknatıslar gibi kalıcı mıknatıslar tarafından sağlanan ortam olarak kalıcı manyetik alanı kullanarak elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir enerji dönüşüm cihazıdır.

Her motorun çalışması için iki temel koşula ihtiyacı vardır: manyetik alan ve akım.

Motorları sınıflandırmanın birçok yolu vardır. Geleneksel sınıflandırma aşağıdaki gibidir.

Chengfang'ın ürettiği motorlar, fırça tipi stronsiyum ferrit sabit mıknatıslı DC motora aittir.

Motorlarla ilgili araştırmalar aşağıdaki beş bilimsel yasaya dayanmaktadır. Motor prensiplerine ön bilgi sahibi olmak için öncelikle bu yasaları bilmemiz gerekir.

1. Elektromanyetik indüksiyon yasası (Faraday 1831)

   Düzgün bir manyetik alan boyunca hareket eden iletkenler (sonlu boyutlarda) içlerinde indüklenen akımlara sahip olacaktır. Akımın yönü sağ el kuralına göre belirlenir ve aşağıdaki denklemi takip eder:

   E=B*L*V

   E: Elektromotor kuvvet (Birim: V)

   B: Manyetik alanın manyetik akı yoğunluğu (1 Tesla=104 Gauss)

   L: İletkenin etkin uzunluğu (Birim: m)

   V: İletkenin hızı (Birim: m/s)

   Sağdaki şekil 1'e bakın, iletkene bir kurşun tel bağlarsak indüklenen akım oluşacaktır.

2. Biot-Savart Yasası

   İçlerinde akım bulunan iletkenler manyetik alanda elektromanyetik kuvvet üretecektir. Yön, sol el kuralına göre değerlendirilir (bkz. şekil 2) ve aşağıdaki denklem uygulanır:

   F=B*I*L

   F: Elektromanyetik kuvvet (Birim: N)

   I: İndüktördeki akım (Birim: A)

   B: Manyetik alanın manyetik akı yoğunluğu (Birim: Tesla)

   L: İletkenin etkin uzunluğu (Birim: m)

   Sol el kuralına motor kuralı da denir.

   Sağ el kuralına jeneratör kuralı da denir.

3. Kirchhoff'un devre yasaları (Bkz. Şekil 3)

   KCL ΣI=0: Bir elektrik devresindeki herhangi bir düğümde (kavşakta), o düğüme akan akımların toplamı, o düğümden çıkan akımların toplamına eşittir

   KVL ΣU=0: Herhangi bir kapalı ağ etrafındaki elektriksel potansiyel farklarının (gerilim) yönlendirilmiş toplamı sıfırdır.

4. Enerjinin korunumu kanunu

   Yalıtılmış bir sistemdeki toplam enerji miktarı zaman içinde sabit kalır.

5. Ampère'in devre yasası

   Kısaca, içinde akım bulunan iletkenler, etraflarında manyetik alan oluştururlar. Manyetik alanın yönü sağ el kuralına göre değerlendirilir ve denklemi takip eder. Bkz. şekil 4

   ∮H×dL=∑I=IA+IB+IC+…

   H: manyetik alan yoğunluğu (Birim: A/M)

   L: İletken uzunluğu (Birim: M)

   I: Akım (Birim: A)

2 kutuplu PMDC motor

2 barlı komütatör

2 iletkenli (1 döngülü bobin) basit armatür.

Biot-Savart Yasasına ve sol el kuralına göre,

armatür CCW yönünde çalışır.

Dezavantaj: Ölü noktalar mevcuttur.

Basit ama pratik olmayan bir motordur. (Şekil 5)

1. Elektrik potansiyeli (Şekil 6)

   V=E+2△U+I*r'den E=V-2△UI*r elde ederiz

   Bu arada E=KE*Φ*n(armatür arka EMF'si)

   V: güç kaynağı voltajı (Birim: V)

   2△U: fırça voltaj düşüşü (Birim: V)

   I: armatür akımı (Birim: A)

   R: rotor direnci (Birim: Ω)

   KE: EMF sabiti = Z/60 (2 kutuplu motor için. Z: iletken sayısı)

   Φ: manyetik akı (Birim: Weber) = ortalama manyetik akı yoğunluğu B * manyetik kutbun genişliği *rotorun etkin uzunluğu

   N: hız (Birim: rpm)

2. Tork

   TE=KTΦ*I(elektromanyetik tork: NM) KT: tork sabiti = Z/2π

   Φ: manyetik akı (birim: Weber) I: armatür akımı (birim: A)

3. Güç ve tork arasındaki ilişki:

   P=T*n/97500 P: güç(birim: W) T: tork (birim: g.cm) n: hız (birim: rpm)

   T'nin birimi “N?m” olduğunda P=T*n/9,55(birim: W)

4. Enerji denklemi(Şekil 7):

   P1=2△U*I+I2r+PE

   PE=P2+PFe+Pmec

   PE: elektromanyetik güç P2: çıkış gücü

   Pmec: mekanik kayıp PFe: demir kaybı

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

   Verimlilik: η=P2/P1*100%

   PFe+Pmec'e yüksüz güç de denir

   P0=PFe+Pmec

   PE=P2+P0 ve TE=T2+T0

5. Enerji iletim grafiği: (Şekil 8)

   
   

Hız ve tork arasındaki n=f(T2) ilişkisi.

I=f(T2) akım ve çıkış gücü arasındaki ilişki

Verimlilik ve tork arasındaki η=f(T2) ilişkisi

Çıkış gücü ve tork arasındaki P2=f(T2) ilişkisi

1. ben=f(T2)

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

   I0: yüksüz akım Φ: sabit

   Durma anında, n=0, E=0, Şekil 6'ya göre akım 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(doğruların denklemi)

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 ikinci derece bir paraboldür (Şekil 10)

4. η=f(T2)=P2/P1 η bir eğridir(Şekil 11)

   (Denklem karmaşık olduğundan burada atlanmıştır.)

1. Bobin dönüşleri ve mıknatıs tel çapı (diğer parametreler değişmeden kalır)

   5.1'den bobinin dönüş sayısı arttıkça potansiyel sabiti KE'nin arttığını biliyoruz. Bu nedenle motor hızı n düşürülür. Tam tersine bobin sarımları azaldıkça motor hızı artar.

   Mıknatıs telinin çapı arttığında rotor direnci r azalır. Rotorun arka EMF'si artar (E=V-2△UI*r). Dolayısıyla motor hızı n artar. Aksine mıknatıs telinin çapı azaldıkça motor hızı n azalır.

   Durma anında akım direnç r ile ters orantılıdır. Bobinin dönüşleri ve mıknatıs telinin çapı, laminasyon yuvasının alan sınırı altında birbirini kısıtlar. Motor parametrelerini ayarlamaya çalıştığımızda bu ilişkiyi açıkça anlamamız gerekir.

2. Manyetik akı (diğer parametreler değişmeden kalır)

   Daha yüksek manyetik akı yoğunluğuna ve daha uzun laminasyon levhalarına sahip mıknatısların her ikisi de manyetik akıyı Φ artıracaktır. 5.1 ve 6.2'den hız n'nin azaldığını biliyoruz. Aynı zamanda yükün (T2) hız n üzerinde etkisi daha azdır. Bu nedenle motorun karakteristiğine sert denir. Aksine, daha düşük manyetik akı yoğunluğuna ve daha kısa laminasyon tabakalarına sahip mıknatıslar kullanırsak, motorun özelliğine yumuşak denir.